一種金屬件的表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬件的表面處理方法，按以下步驟進行：1)前處理：對金屬件的表面進行拋光處理；2)鍍膜：將經(jīng)過步驟1)處理后的金屬件放置于真空室內(nèi)，采用真空鍍膜方法在金屬件表面上沉積一層金屬薄膜；3)將鍍好金屬薄膜的金屬件進行陽極氧化處理。采用本發(fā)明所述方法處理后的金屬薄膜均勻并且附著力好,增強了產(chǎn)品表面鍍層的耐磨性，且鍍膜氧化后的色彩豐富，耐腐蝕性能好，提高了金屬件的整體強度，且該工藝對環(huán)境無污染。
【專利說明】一種金屬件的表面處理方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬件的表面處理方法，屬于離子濺射、氧化工藝領域，具體應用于手機、平板電腦金屬外殼表面加工。

【背景技術】
[0002]目前，以金屬材料制作的擁有漂亮和經(jīng)久耐用的外觀的電子產(chǎn)品，將受到眾多消費者的青睞和追捧；但初期投資費用和不良率偏高、加工時間、金屬強度、表面精細處理等問題阻礙了金屬材料的外觀件發(fā)展，而現(xiàn)有技術中以鎂鋁合金材料模內(nèi)注塑后，外觀噴涂或電鍍處理為基礎，使得產(chǎn)品的設計已達到極限，也逐漸失去競爭力。目前，手機市場的競爭點分析，主要集中于產(chǎn)品外形設計與尺寸大小的競爭，即使0.1mm也可以減少的話還想減少的這種趨勢中，手機設計工程已達到了不能再減少產(chǎn)品厚度的水準。從最近發(fā)表的手機的設計概念來看，競爭在于畫面被進一步擴大，而手機厚度向更薄，尺寸向更小發(fā)展，但是已達到物理極限。
[0003]現(xiàn)有技術在金屬件(如手機外殼、平板電腦外殼體等)表面離子鍍膜的工藝屬于空白，原有技術只能用于金屬件水電鍍或塑膠件真空鍍膜，其缺點是金屬件水鍍顏色單一；而塑膠件真空鍍色彩豐富但殼體強度極低，不能滿足手機尺寸變大后對殼體強度的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種金屬件的表面處理方法，采用該方法處理后的金屬薄膜均勻并且附著力好，增強了產(chǎn)品表面鍍層的耐磨性，且鍍膜氧化后的色彩豐富，耐腐蝕性能好，提高了金屬件的整體強度，且該工藝對環(huán)境無污染。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0006]一種金屬件的表面處理方法，其特征在于，按以下步驟進行:
[0007]I)前處理:對金屬件的表面進行拋光處理；
[0008]2)鍍膜:將經(jīng)過步驟I)處理后的金屬件放置于真空室內(nèi)，采用真空鍍膜方法在金屬件表面上沉積一層金屬薄膜；
[0009]3)將鍍好金屬薄膜的金屬件進行陽極氧化處理。
[0010]作為優(yōu)選，在步驟2)中，所述真空鍍膜方法，按以下步驟進行:
[0011]2-1)抽真空:啟動抽真空系統(tǒng)，控制真空室的真空度達到3X10_3Pa_5X10_3Pa ；
[0012]2-2)金屬件預熱:開啟加熱器將真空室內(nèi)的金屬件加熱至70°C以上，使得金屬件表面的金屬原子結(jié)構發(fā)生改變，使得金屬原子處于活躍狀態(tài)；
[0013]2-3)向真空室內(nèi)通入惰性氣體，氣壓控制在0.5-2Pa之間；
[0014]2-4)采用如下兩種方式中的任意一種釋放金屬離子:
[0015]a、在真空室內(nèi)設置金屬祀材,在金屬祀材上施加大于200V的負電壓,使得金屬革巴材釋放出金屬離子；
[0016]b、在真空室內(nèi)設置金屬膜料，采用電子槍對著金屬膜料射擊，使得金屬膜料釋放出金屬離子；電子槍的輸出功率為4-30KW ；
[0017]2-5)金屬離子被釋放出的同時放出能量，發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生等離子體；等離子體內(nèi)的金屬離子在電場的作用下向金屬件加速，與金屬件表面沖撞后，金屬件上的金屬離子被濺出來，使得等離子體內(nèi)的金屬離子替換掉金屬件上被濺出的金屬離子、并沉積于金屬件表面上形成一層金屬薄膜。
[0018]作為優(yōu)選，所述金屬件為鋁材料，所述金屬靶材為鋁材料；鍍膜工藝參數(shù)如下:真空度為3X10-3Pa-5X10_3Pa，金屬件預熱溫度為70_150°C，施加于金屬靶材上的負電壓為200-1000V,沉積時間為50-120分鐘，金屬薄膜的厚度為50 μ m-80 μ m。
[0019]作為優(yōu)選，所述金屬件為鋁材料，所述金屬膜料為鋁材料；鍍膜工藝參數(shù)如下:真空度為3X10-3Pa-5X10_3Pa，金屬件預熱溫度為70_150°C，施加于金屬膜料的電子槍的輸出功率為4-30KW，沉積時間為50-120分鐘，金屬薄膜的厚度為50 μ m-80 μ m。
[0020]作為優(yōu)選，所述惰性氣體為氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中的任意一種。
[0021]作為優(yōu)選，步驟3)所述的陽極氧化處理，按如下步驟進行:
[0022]3-1)堿洗:將鍍好金屬薄膜的金屬件放入堿洗液中進行堿洗脫脂，清除表面有機油脂和無機碳化物；其中，堿洗液包括:60-80g/L氫氧化鈉和20g/L表面活性劑；溫度為50-70攝氏度，時間為1-2分鐘；
[0023]3-2)水洗:將堿洗后的金屬件進行水洗處理；最好先用80-100°C的熱水進行沖洗，有利于洗凈工件表面上的堿性物質(zhì)。
[0024]3-3)酸洗:將水洗后的金屬件放入酸洗液中進行堿洗；其中，酸洗液包括:濃度為15-25%的硫酸，溫度為20-30攝氏度，時間為1-2分鐘。酸洗本身的作用是腐蝕、溶解金屬表層、與表面疏松的氧化物發(fā)生還原反應，同時它還具有強脫脂和酸堿中和作用。
[0025]3-4)將酸洗后的金屬件放入溶劑進行化學浸蝕，其中，溶劑為濃度為15-20%的硫酸、濃度為75-85%的磷酸、濃度為15-20%的硝酸中的任意一種，溫度為100-130攝氏度，時間為5-10分鐘；利用化學浸蝕的作用，使產(chǎn)品達到整平、光亮的效果。
[0026]3-5)將化學浸蝕后的金屬件放入250_350ml/L的硝酸中進行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出結(jié)晶層；其中，溫度為20-30攝氏度，時間為1-2分鐘；
[0027]3-6)將硝酸出光后金屬件放入20_30g/L的硝酸中進行陽極氧化處理，具體工藝參數(shù):溫度為20-30攝氏度，電壓為12-24V，電流為0.8-2.5A/dm2，時間為30-50分鐘；
[0028]作為優(yōu)選，步驟3)還包括步驟3-7):將經(jīng)過陽極氧化處理后的金屬件浸入染料溶液中進行染色。
[0029]由于陽極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成，每個晶胞中心有一個膜孔，并具有極強的吸附力，當氧化過的鋁制品浸入染料溶液中，染料原子通過擴散作用進入氧化膜的膜孔中，同時與氧化膜形成難以分離的共價鍵和離子鍵。這種鍵結(jié)合是可逆的，在一定條件下會發(fā)生解吸附作用。因此，染色之后，金屬件表面會形成凹凸不平的平面，必須經(jīng)過封孔處理(解決凹凸不平的問題)，將染料固定在膜孔中，同時增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。
[0030]作為優(yōu)選，步驟3)還包括步驟3-8):將染色后的金屬件進行水洗，以除去附在鋁制品表面的浮色。因為濺鍍后的金屬件侵泡在溶液中，金屬膜層在氧化時由于不同的電流及電壓作用，導致氧化后的顏色會不一樣，因此，在染色之后，要將金屬件進行水洗，以除去附在金屬件表面的浮色。
[0031]本發(fā)明的有益效果在于:
[0032]本發(fā)明首先采用真空鍍膜方法在金屬件表面上形成一層金屬薄膜，具體來說，是通過金屬靶材或金屬膜料釋放出金屬離子，屬離子被釋放出的同時放出能量，發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生等離子體；等離子體內(nèi)的金屬離子在電場的作用下向金屬件加速，與金屬件表面沖撞后，金屬件上的金屬離子被濺出來，使得等離子體內(nèi)的金屬離子替換掉金屬件上被濺出的金屬離子、并沉積于金屬件表面上形成一層金屬薄膜。也就是說，本發(fā)明是將金屬靶材或金屬膜料釋放出金屬離子替換掉金屬件上被濺出的金屬離子，而傳統(tǒng)鍍膜工藝僅僅是將金屬靶材或金屬膜料沉積于塑料件上。因此，本發(fā)明所述方法得到的金屬薄膜均勻并且附著力好，增強了產(chǎn)品表面電鍍層的耐磨性；其次，本發(fā)明將鍍好金屬薄膜的金屬件進行陽極氧化處理，使得鍍膜氧化后的色彩豐富，耐腐蝕性能好，提高了金屬件的整體強度，且該工藝對環(huán)境無污染。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做具體說明
[0034]實施例1:
[0035]一種金屬件的表面處理方法，按以下步驟進行:
[0036]I)前處理:對金屬件的表面進行拋光處理；所述金屬件采用鋁材料制作而成。
[0037]2)鍍膜:將經(jīng)過步驟I)處理后的金屬件放置于真空室內(nèi)，采用真空鍍膜方法在金屬件表面上沉積一層金屬薄膜；
[0038]3)將鍍好金屬薄膜的金屬件進行陽極氧化處理。
[0039]在步驟2)中，所述真空鍍膜方法，按以下步驟進行:
[0040]2-1)抽真空:啟動抽真空系統(tǒng)，控制真空室的真空度達到3X 10_3Pa ；
[0041]2-2)金屬件預熱:開啟加熱器將真空室內(nèi)的金屬件加熱至70°C，使得金屬件表面的金屬原子結(jié)構發(fā)生改變，使得金屬原子處于活躍狀態(tài)；
[0042]2-3)向真空室內(nèi)通入惰性氣體，氣壓控制在0.5_2Pa之間；所述惰性氣體為氬(Ar)；
[0043]2-4)采用如下方式釋放金屬離子:
[0044]a、在真空室內(nèi)設置金屬靶材，在金屬靶材上施加200V的負電壓，使得金屬靶材釋放出金屬離子；所述金屬靶材采用鋁材料制作而成。
[0045]2-5)釋放出金屬離子被激發(fā)，同時放出能量，發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生等離子體；等離子體內(nèi)的金屬離子向金屬件加速，與金屬件表面沖撞后，金屬件上的金屬離子被濺出來，使得等離子體內(nèi)的金屬離子替換掉金屬件上的金屬離子、并沉積于金屬件表面上形成一層金屬薄膜。
[0046]由于形成薄膜的厚度與鍍膜的沉積時間有關，控制沉積時間為:50分鐘，得到的所述金屬薄膜的厚度為50 μ m。
[0047]步驟3)所述的陽極氧化處理，按如下步驟進行:
[0048]3-1)堿洗:將鍍好金屬薄膜的金屬件放入堿洗液中進行堿洗脫脂，清除表面有機油脂和無機碳化物；其中，堿洗液包括:60-80g/L氫氧化鈉和20g/L表面活性劑；溫度為50-70攝氏度，時間為1-2分鐘；
[0049]3-2)水洗:將堿洗后的金屬件進行水洗處理；最好先用80-100°C的熱水進行沖洗，有利于洗凈工件表面上的堿性物質(zhì)。
[0050]3-3)酸洗:將水洗后的金屬件放入酸洗液中進行堿洗；其中，酸洗液包括:濃度為15-25%的硫酸，溫度為20-30攝氏度，時間為1-2分鐘。酸洗本身的作用是腐蝕、溶解金屬表層、與表面疏松的氧化物發(fā)生還原反應，同時它還具有強脫脂和酸堿中和作用。
[0051]3-4)將酸洗后的金屬件放入溶劑進行化學浸蝕，其中，溶劑為濃度為15-20%的硫酸、濃度為75-85%的磷酸、濃度為15-20%的硝酸中的任意一種，溫度為100-130攝氏度，時間為5-10分鐘；利用化學浸蝕的作用，使產(chǎn)品達到整平、光亮的效果。
[0052]3-5)將化學浸蝕后的金屬件放入250_350ml/L的硝酸中進行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出結(jié)晶層；其中，溫度為20-30攝氏度，時間為1-2分鐘；
[0053]3-6)將硝酸出光后金屬件放入20_30g/L的硝酸中進行陽極氧化處理，具體工藝參數(shù):溫度為20-30攝氏度，電壓為12-24V，電流為0.8-2.5A/dm2，時間為30-50分鐘；
[0054]3-7):將經(jīng)過陽極氧化處理后的金屬件浸入染料溶液中進行染色。由于陽極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成，每個晶胞中心有一個膜孔，并具有極強的吸附力，當氧化過的鋁制品浸入染料溶液中，染料原子通過擴散作用進入氧化膜的膜孔中，同時與氧化膜形成難以分離的共價鍵和離子鍵。這種鍵結(jié)合是可逆的，在一定條件下會發(fā)生解吸附作用。因此，染色之后，金屬件表面會形成凹凸不平的平面，必須經(jīng)過封孔處理(解決凹凸不平的問題)，將染料固定在膜孔中，同進增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。
[0055]3-8):將染色后的金屬件進行水洗，以除去附在鋁制品表面的浮色。因為濺鍍后的金屬件侵泡在溶液中，金屬膜層在氧化時由于不同的電流及電壓作用，導致氧化后的顏色會不一樣，因此，在染色之后，要將金屬件進行水洗，以除去附在金屬件表面的浮色。
[0056]實施例2:
[0057]本實施例的特點是:在步驟2)中，真空鍍膜工藝參數(shù)如下:真空度為3.5 X 10?,金屬件預熱溫度為100°c,施加于金屬祀材上的負電壓為600V,沉積時間為80分鐘，金屬薄膜的厚度為60 μ m。
[0058]其他與實施例1相同。
[0059]實施例3:
[0060]本實施例的特點是:在步驟2)中，所述真空鍍膜方法，按以下步驟進行:
[0061]2-1)抽真空:啟動抽真空系統(tǒng)，控制真空室的真空度達到4X10_3Pa ；
[0062]2-2)金屬件預熱:開啟加熱器將真空室內(nèi)的金屬件加熱至120°C，使得金屬件表面的金屬原子結(jié)構發(fā)生改變，使得金屬原子處于活躍狀態(tài)；
[0063]2-3)向真空室內(nèi)通入惰性氣體，氣壓控制在0.5_2Pa之間；所述惰性氣體為氬(Ar)；
[0064]2-4)采用如下方式釋放金屬離子:
[0065]a、在真空室內(nèi)設置金屬膜料，采用電子槍對著金屬膜料射擊，使得金屬膜料釋放出金屬離子；電子槍的輸出功率為20KW。
[0066]2-5)釋放出金屬離子被激發(fā)，同時放出能量，發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生等離子體；等離子體內(nèi)的金屬離子向金屬件加速，與金屬件表面沖撞后，金屬件上的金屬離子被濺出來，使得等離子體內(nèi)的金屬離子替換掉金屬件上的金屬離子、并沉積于金屬件表面上形成一層金屬薄膜。
[0067]由于形成薄膜的厚度與鍍膜的沉積時間有關，控制沉積時間為:100分鐘，得到的所述金屬薄膜的厚度為70 μ m。
[0068]其他與實施例1相同。
[0069]實施例4:
[0070]本實施例的特點是:在步驟2)中，真空鍍膜工藝參數(shù)如下:真空度為5X10_3Pa，金屬件預熱溫度為150°C，施加于金屬膜料的電子槍的輸出功率為30KW，沉積時間為120分鐘，金屬薄膜的厚度為80 μ m。
[0071]其他與實施例3相同。
[0072]對比例1-2:
[0073]將本發(fā)明實施例1-4所述方法得到的金屬件與采用常規(guī)水電鍍制得的金屬件(對比例I)、采用常規(guī)真空鍍膜制得的塑料件(對比例2)進行比較，具體情況參見表1。
[0074]表1性能檢測對比
[0075]

【權利要求】
1.一種金屬件的表面處理方法，其特征在于，按以下步驟進行: 1)前處理:對金屬件的表面進行拋光處理； 2)鍍膜:將經(jīng)過步驟I)處理后的金屬件放置于真空室內(nèi)，采用真空鍍膜方法在金屬件表面上沉積一層金屬薄膜； 3)將鍍好金屬薄膜的金屬件進行陽極氧化處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，在步驟2)中，所述真空鍍膜方法，按以下步驟進行: 2-1)抽真空:啟動抽真空系統(tǒng)，控制真空室的真空度達到3X10_3Pa-5X10_3Pa ； 2-2)金屬件預熱:開啟加熱器將真空室內(nèi)的金屬件加熱至70°C以上，使得金屬件表面的金屬原子結(jié)構發(fā)生改變，使得金屬原子處于活躍狀態(tài)； 2-3)向真空室內(nèi)通入惰性氣體，氣壓控制在0.5-2Pa之間； 2-4)采用如下兩種方式中的任意一種釋放金屬離子: a、在真空室內(nèi)設置金屬靶材，在金屬靶材上施加大于200V的負電壓，使得金屬靶材釋放出金屬離子； b、在真空室內(nèi)設置金屬膜料，采用電子槍對著金屬膜料射擊，使得金屬膜料釋放出金屬離子；電子槍的輸 出功率為4-30KW ； 2-5)金屬離子被釋放出的同時放出能量，發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生等離子體；等離子體內(nèi)的金屬離子在電場的作用下向金屬件加速，與金屬件表面沖撞后，金屬件上的金屬離子被濺出來，使得等離子體內(nèi)的金屬離子替換掉金屬件上被濺出的金屬離子、并沉積于金屬件表面上形成一層金屬薄膜。
3.根據(jù)權利要求2所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，在步驟2)中，所述金屬件為鋁材料，所述金屬靶材為鋁材料；鍍膜工藝參數(shù)如下:真空度為3X10_3Pa-5X10_3Pa，金屬件預熱溫度為70_150°C，施加于金屬靶材上的負電壓為200-1000V,沉積時間為50-120分鐘，金屬薄膜的厚度為50 μ m-80 μ m。
4.根據(jù)權利要求2所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，在步驟2)中，所述金屬件為鋁材料，所述金屬膜料為鋁材料；鍍膜工藝參數(shù)如下:真空度為3X10-3Pa-5X10_3Pa，金屬件預熱溫度為70_150°C，施加于金屬膜料的電子槍的輸出功率為4-30KW，沉積時間為50-120分鐘，金屬薄膜的厚度為50 μ m-80 μ m。
5.根據(jù)權利要求2所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，在步驟2)中，所述惰性氣體為氦、氖、氬、氪、氙中的任意一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，步驟3)所述的陽極氧化處理，按如下步驟進行: 3-1)堿洗:將鍍好金屬薄膜的金屬件放入堿洗液中進行堿洗脫脂，清除表面有機油脂和無機碳化物；其中，堿洗液包括:60-80g/L氫氧化鈉和20g/L表面活性劑；溫度為50-70攝氏度，時間為1-2分鐘； 3-2)水洗:將堿洗后的金屬件進行水洗處理； 3-3)酸洗:將水洗后的金屬件放入酸洗液中進行堿洗；其中，酸洗液包括:濃度為15-25%的硫酸，溫度為20-30攝氏度，時間為1-2分鐘； 3-4)將酸洗后的金屬件放入溶劑進行化學浸蝕，其中，溶劑為濃度為15-20%的硫酸、濃度為75-85%的磷酸、濃度為15-20%的硝酸中的任意一種，溫度為100-130攝氏度，時間為5-10分鐘； 3-5)將化學浸蝕后的金屬件放入250-350ml/L的硝酸中進行硝酸出光，清除表面的氧化皮或不溶物，使表面露出結(jié)晶層；其中，溫度為20-30攝氏度，時間為1-2分鐘； 3-6)將硝酸出光后金屬件放入20-30g/L的硝酸中進行陽極氧化處理，具體工藝參數(shù):溫度為20-30攝氏度，電壓為12-24V，電流為0.8-2.5A/dm2，時間為30-50分鐘。
7.根據(jù)權利要求1所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，步驟3)還包括步驟3-7):將經(jīng)過陽極氧化處理后的金屬件浸入染料溶液中進行染色。
8.根據(jù)權利要求1所述的金屬件的表面處理方法，其特征在于，步驟3)還包括步驟3-8):將染色后的金 屬件進行水洗，以除去附在金屬件表面的浮色。
【文檔編號】C23F17/00GK104073855SQ201410298703
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權日:2014年6月26日
【發(fā)明者】章繼波 申請人:深圳惠科精密工業(yè)有限公司, 章繼波