專利名稱：一種金屬殼體及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面處理領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬殼體及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的不斷提高以及電子產(chǎn)品，例如手機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品，例如手機(jī)的外觀要求也越來越高。目前，針對電子產(chǎn)品金屬殼體的表面處理技術(shù)越來越多，目的是為了使電子產(chǎn)品具有獨(dú)特的質(zhì)感和色澤?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過拋光、拉絲、噴砂等工藝可使電子產(chǎn)品呈現(xiàn)高光質(zhì)感、拉絲質(zhì)感、噴砂質(zhì)感等，并通過包括電鍍、噴涂、陽極氧化、PVD (物理氣相沉積)、電泳等的著色方法，使電子產(chǎn)品在具有一定質(zhì)感的同時具有各種色澤，以贏得不同消費(fèi)者的喜歡。 在上述的著色方法中，PVD (物理氣相沉積)和陽極氧化是很好的鍍膜方法，在基材上制備的膜層的金屬質(zhì)感強(qiáng)，與基材的結(jié)合力好，耐磨性和耐腐蝕性能優(yōu)良，能夠滿足電子產(chǎn)品在顏色多樣性的同時擁有絢麗的金屬鍍膜效果。然而，物理氣相沉積和陽極氧化形成的膜層的厚度很薄，僅為幾微米到十幾微米，膜層的效果受到基材的影響，PVD或陽極氧化處理后，殼體的表面效果很大程度取決于殼體本身的紋理，裝飾性較為單一，難以滿足消費(fèi)者日益嚴(yán)苛的審美要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的金屬殼體的制作方法制作的金屬殼體的表面效果很大程度取決于殼體本身的紋理，裝飾性較為單一的技術(shù)問題。本發(fā)明公開了一種金屬殼體的制作方法，包括下述步驟
步驟I、將金屬基材放置于研磨設(shè)備中，在研磨設(shè)備內(nèi)加入磨料和水，然后在研磨設(shè)備或金屬基材上施加振動，使金屬基材的表面形成磨花紋理；
步驟2、通過物理氣相沉積或陽極氧化處理在所述磨花紋理上形成膜層。在本發(fā)明所述的金屬殼體的制作方法中，所述磨料和助劑的重量比為10-30 :1。在本發(fā)明所述的金屬殼體的制作方法中，所述助劑包括水和清潔劑，所述清潔劑和水的重量比為I :30_60。在本發(fā)明所述的金屬殼體的制作方法中，在步驟I中，在研磨設(shè)備內(nèi)還加入有添加劑，所述添加劑包含光亮劑和/或研磨膏。在本發(fā)明所述的金屬殼體的制作方法中，所述振動的頻率為50-150HZ，振動研磨的時間為0. 5-2. 5小時。在本發(fā)明所述的金屬殼體的制作方法中，所述磨料包括陶瓷類研磨石和塑膠類研磨石，所述研磨石選自粒徑不同的研磨石。同時，本發(fā)明還公開了一種金屬殼體，所述金屬殼體采用如上所述的制作方法制備得到，包括金屬基材以及膜層，所述金屬基材表面分布有磨花紋理，所述膜層位于所述磨花紋理上。
在本發(fā)明所述的金屬殼體中，所述膜層的厚度為0. 5-20微米。在本發(fā)明所述的金屬殼體中，所述金屬基材選自不銹鋼、招合金、鈦合金、鋅合金中的一種。在本發(fā)明所述的金屬殼體中，所述膜層為氮化鉻、碳化鉻、氮化鈦、碳化鈦、氧化鈦、氮鋁化鈦中的一種或多種。本發(fā)明的制作方法通過振動研磨在金屬殼體的表面形成磨花紋理，并在磨花紋理上設(shè)置膜層，使得金屬殼體具有磨花仿古金屬質(zhì)感，提高了金屬殼體的美觀度、具有獨(dú)特的 仿古效果，并且耐磨性和耐腐蝕性能優(yōu)良，綜合性能優(yōu)良。同時，上述方法工藝簡單，良率高、成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明公開一種金屬殼體的制作方法，包括下述步驟
步驟I、將金屬基材放置于研磨設(shè)備中，在研磨設(shè)備內(nèi)加入磨料和水，然后在研磨設(shè)備或金屬基材上施加振動，使金屬基材的表面形成磨花紋理。在本發(fā)明中，所述的磨花紋理呈現(xiàn)磨花仿古紋理的效果，所述的磨花仿古紋理是通過對金屬基材進(jìn)行振動研磨處理得到的，具體來將，即采用研磨設(shè)備，例如=Rosler振動耐磨試驗機(jī)，選取合適的研磨料(包括種類和大小的選擇)，同時添加合適的研磨助劑，在一定的研磨時間下，得到所需的一定磨損程度的金屬表面。在本發(fā)明中，所述的振動研磨與傳統(tǒng)的研磨不同，其是對傳統(tǒng)研磨加工中的研磨設(shè)備(或工件)施加振動的一種改進(jìn)的研磨方法，例如可在經(jīng)過前處理(清洗、粗加工等)的金屬殼體的表面上放置游離的磨料，然后將振動能量附加在研磨設(shè)備(或金屬殼體)上，使研磨設(shè)備(或金屬殼體)以一定的頻率和振幅作有規(guī)律的振動，從而完成去毛刺、表面磨花處理，使金屬基材的表面形成磨花紋理，給人古樸的感覺。在本步驟中，所述的金屬基材可以選自不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鋅合金等。所述磨料包括陶瓷類研磨石和塑膠類研磨石，根據(jù)工件的材質(zhì)，形狀和所要求的表面細(xì)致度來選擇，磨花仿古紋路的研磨優(yōu)選為塑膠類研磨石，并且優(yōu)選地，所述研磨石選擇粒徑不同的研磨石，例如選擇圓球形棕剛玉研磨石，其中，粒徑為6-8mm的研磨石和粒徑為3_5mm的研磨石各占一半，以使金屬基材表面的磨花紋理更自然。同樣，所添加的研磨助劑則以工件材質(zhì)為主要考慮因素，依用途選用，研磨助劑主要包括水和清潔劑，水作為磨料的分散介質(zhì)，清潔劑則主要起到潤滑的作用，在本發(fā)明中，所述磨料和助劑的重量比為10-30 :1，所述清潔劑和水的重量比為I :30-60，同時，根據(jù)研磨的需要，還可以加入適量的添加劑，所述添加劑包括光亮劑、研磨膏，所述光亮劑根據(jù)金屬基材進(jìn)行選擇，例如金屬基材選自不銹鋼，則相應(yīng)地選擇不銹鋼光亮劑。在本步驟中，在研磨設(shè)備或金屬基材上施加振動，振動頻率為50-150HZ HZ，在研磨過程中，由于水會排出，每隔一段時間，例如20-30min向研磨設(shè)備中添加水，使得研磨能夠順利進(jìn)行，振動研磨的時間一般為0. 5-2. 5小時，振動研磨后金屬基材的表面即形成
磨花紋理。
步驟2、通過物理氣相沉積或陽極氧化處理在所述磨花紋理上形成膜層。本發(fā)明的金屬殼體在經(jīng)過振動研磨處理后，再經(jīng)過PVD或陽極氧化處理得到，PVD工藝或陽極氧化工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，其工藝參數(shù)和條件可根據(jù)具體要求而調(diào)整，通過PVD或陽極氧化處理在所述磨花紋理上形成膜層，所述膜層可以為氮化鉻、氮化鈦、碳化鈦、氮鋁化鈦中的一種或多種。對于膜層的厚度，沒有太大限制。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述膜層的厚度為0. 5-20um，優(yōu)選為l-5um時，通過該膜層與前述的磨花紋理相結(jié)合，對產(chǎn)生優(yōu)美的視覺更為有利。通過所述PVD或陽極氧化處理得到的膜層與基材的結(jié)合力好，并且具有優(yōu)良的耐腐蝕和耐磨性能。在通常情況下，所述金屬殼體的制作方法還包括在PVD或陽極氧化處理前對基材進(jìn)行前處理，該前處理的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，例如，除油，超聲波清洗等。
通過上述方法在金屬基材上形成仿古磨花紋理及表面保護(hù)膜層，得到本發(fā)明的金屬殼體，金屬殼體表面的磨花紋理和PVD膜層具有的顏色，使金屬殼體表面呈現(xiàn)奇特的仿古效果，同時具有優(yōu)良的耐磨耐腐蝕性能。本發(fā)明對現(xiàn)有的金屬殼體的表面處理工藝進(jìn)行了拓展，以使金屬殼體呈現(xiàn)仿古金屬質(zhì)感，為此，本發(fā)明對金屬殼體表面進(jìn)行獨(dú)特的機(jī)械處理，即采用研磨設(shè)備，選取合適的磨料(包括磨料的種類和大小)，同時添加合適的研磨助劑，將振動能量附加在研磨設(shè)備(或金屬殼體)上，使研磨設(shè)備(或金屬殼體)以一定的頻率和振幅作有規(guī)律的振動，在一定的研磨時間下，得到所需的一定磨損程度的金屬表面，研磨生產(chǎn)效率高，研磨得到的磨花紋理均勻，然后，在具有一定磨損程度表面的金屬殼體上進(jìn)行PVD或陽極氧化處理，通過PVD或陽極氧化處理使金屬殼體表面形成有顏色的膜層，通過該膜層與上述磨花紋理的結(jié)合，即可呈現(xiàn)具有顏色的仿古磨花效果，并且耐磨耐腐蝕性能佳。下面采用具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例I
本實施例用來制作具有仿古磨花紋理的銀色不銹鋼殼體；
步驟一振動研磨，具體工藝為1、在Rosier振動耐磨試驗機(jī)的振動槽中加入磨料和助劑其中，磨料選自黃色圓錐物磨料RKF IOK 60kg，綠色角錐物磨料RKK 15P 20Kg，助劑選自清潔劑FC120和水的混合物5Kg，清潔劑和水的混合比例為I :50，同時添加適量的不銹鋼光亮劑或研磨膏。2、將不銹鋼殼體放入振動槽中研磨，振動頻率為50HZ，在研磨過程中，每半個小時加入0. 5升水，研磨2小時后將不銹鋼殼體取出；
步驟二 磁控濺射離子鍍膜，具體工藝為1、將研磨后的不銹鋼殼體進(jìn)行清洗，烘干之后放置真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架上，啟動真空泵抽真空，使真空室壓力為6. OX 10_3帕。2、向真空室充入氬氣調(diào)節(jié)真空壓力為1.0帕，啟動偏壓電源進(jìn)行離子清洗，其中，偏壓1100伏，占空比75%，時間為20分鐘。3、離子清洗結(jié)束后，導(dǎo)入鍍膜程序，開始鍍膜，工作氣體氬氣和反應(yīng)氣體氮?dú)鈱⒏鶕?jù)程序的設(shè)定自動添加，真空室工作壓力為0.4帕左右，然后啟動鉻靶，第一階段電源功率為恒定值9千瓦，偏壓電源的偏壓為200伏，占空比為75%，時間為10分鐘；第二階段電源功率為恒定值9千瓦，偏壓電源的偏壓為200伏，占空比50%，時間為30分鐘；第三階段電源功率為恒定值8千瓦，偏壓電源的偏壓為150伏，占空比30%，時間為20分鐘。鍍膜結(jié)束后，程序?qū)⒆詣咏Y(jié)束運(yùn)行，然后關(guān)閉鉻靶、偏壓電源，自然冷卻至80°C時取出不銹鋼殼體，在不銹鋼殼體的表面形成有CrN膜層，膜層厚度約為3微米；通過上述步驟制得具有仿古磨花紋理的銀色不銹鋼殼體Al。實施例2
本實施例用來制作具有仿古磨花紋理的橙色鋁合金殼體；
步驟一振動研磨，具體工藝為1、在Rosier振動耐磨試驗機(jī)的振動槽中加入磨料和助劑其中，磨料選自黃色圓錐物磨料RKF IOK 50kg，綠 色角錐物磨料RKK 15P 15Kg，助劑選自FC120和水的混合物4Kg，清潔劑和水的混合比例為I :40，同時添加適量的鋁合金光亮劑或研磨膏。2、將鋁合金殼體放入槽中研磨，振動頻率為50HZ，在研磨過程中，每半個小時要加入0. 4升水，研磨I. 5小時后將鋁合金殼體取出；
步驟二 陽極氧化處理，具體工藝為1、化拋將研磨處理后的鋁合金殼體上掛水洗后放入化拋槽中，溶液為60(T800ml/L的H3PO4和15(T250ml/L的H2SO4按照3 :1的比例配制，溫度為95 105°C,8 12s后取出并水洗。2、氧化將水洗后的鋁合金殼體放入氧化槽氧化3(T40min，溶液濃度為H2S0418(T200g/L，溫度為18 20°C，電壓為14. 5 15. 5VJ、預(yù)處理添加TAC Sormal 121使槽液濃度為48 52 g/L，溫度為38 42 °C，時間為2. 5 3. 5 min，PH值為I. 0 3. 0，PH值調(diào)節(jié)用氫氧化鈉和TAC Sormal 121調(diào)節(jié)。4、染色添加染料U602使槽液濃度為2. 5 3. 5g/L，同時溫度為34 36 °C，時間5 7min，PH值為5. 0 6. 0，PH值調(diào)節(jié)用氨水和醋酸調(diào)節(jié)。5、封孔添加封孔劑E-600使槽液濃度為T5 ml/L，溫度為93、7°C，時間為20 25 min, PH值為6. 3 6. 7，PH值調(diào)節(jié)用氨水和醋酸調(diào)節(jié)，然后將鋁合金殼體下掛；通過上述步驟制得具有仿古磨花紋理的橙色鋁合金殼體A2。實施例3
本實施例用來制作具有仿古磨花紋理的黑色鈦合金殼體；
步驟一振動研磨，具體工藝為1、Rosier振動耐磨試驗機(jī)的振動槽中加入磨料和潤滑劑磨料選擇圓球形棕剛玉研磨石，其中，粒徑8mm的50kg,粒徑5mm的30kg,粒徑4mm的20Kg，助劑選自清潔劑FC120和水的混合物5Kg，清潔劑和水的混合比例為I :50，同時添加適量的研磨膏。2、將鈦合金殼體放入振動槽中研磨，振動頻率為50HZ，在研磨過程中，每半個小時要加入0. 5升水，研磨2. 5小時后將鈦合金殼體取出；
步驟二 磁控濺射離子鍍膜，具體工藝為1、將研磨后的鈦合金殼體進(jìn)行清洗，烘干之后放置真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)架上，啟動真空泵抽真空，使真空室壓力為6. OX 10_3帕。2、向真空室充入氬氣調(diào)節(jié)真空壓力為1.0帕，啟動偏壓電源進(jìn)行離子清洗，其中偏壓1100伏，占空比75%，時間20分鐘。3、離子清洗結(jié)束后，導(dǎo)入鍍膜程序，開始鍍膜，工作氣體氬氣和反應(yīng)氣體乙炔將根據(jù)程序的設(shè)定自動添加，真空室工作壓力為0. 5帕左右，然后啟動鉻靶，第一階段電源功率為恒定值9千瓦，偏壓電源的偏壓為200伏，占空比為75%，時間為10分鐘；第二階段電源功率為恒定值9千瓦，偏壓電源的偏壓為200伏，占空比30%，時間為30分鐘。第三階段電源功率為恒定值8千瓦，偏壓電源的偏壓為150伏，占空比15%，時間為30分鐘；鍍膜時間到達(dá)后，程序?qū)⒆詣雨P(guān)閉結(jié)束鍍膜，然后關(guān)閉鉻靶、偏壓電源，自然冷卻至80°C時取出鈦合金殼體，在鈦合金殼體表面形成有CrC膜層，膜層厚度約為3. 5微米；通過上述步驟制得具有仿古磨花紋理的黑色鈦合金殼體A3。性能測試
對上述制備得到的金屬殼體A1-A3進(jìn)行如下性能測試
I、附著力按照ASTM D 3359-2002進(jìn)行測試；2、耐磨性能按照如下方法進(jìn)行測試在24°C/54%RH條件下，將產(chǎn)品裝上IOOg治具后，放入Rosier振動耐磨機(jī)中振動研磨，模擬產(chǎn)品在正常使用中的磨損情況。使用摩擦介質(zhì)為黃圓錐=Rosler摩擦顆粒RKF 10K(3份)，綠角錐Rosler摩擦顆粒RKK 15P(1份)，清潔劑=Rosler清潔劑FC120。測試時間為2小時；
3、耐腐蝕性能按照GBT10125進(jìn)行測試。通過上述測試，得到的測試結(jié)果見表I :
權(quán)利要求
1.一種金屬殼體的制作方法，其特征在于，包括下述步驟 步驟I、將金屬基材放置于研磨設(shè)備中，在研磨設(shè)備內(nèi)加入磨料和助劑，然后在研磨設(shè)備或金屬基材上施加振動，使金屬基材的表面形成磨花紋理； 步驟2、通過物理氣相沉積或陽極氧化處理在所述磨花紋理上形成膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述磨料和助劑的重量比為10-30Io
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制作方法，其特征在于，所述助劑包括水和清潔劑，所述清潔劑和水的重量比為I :30-60。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，在步驟I中，在研磨設(shè)備內(nèi)還加入有添加劑，所述添加劑包含光亮劑和/或研磨膏。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述振動的頻率為50-150HZ，振動研磨的時間為0. 5-2. 5小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述磨料包括陶瓷類研磨石和塑膠類研磨石，所述研磨石選自粒徑不同的研磨石。
7.一種金屬殼體，其特征在于，所述金屬殼體米用如權(quán)利要求1-6任意一項所述的制作方法制備得到，包括金屬基材以及膜層，所述金屬基材表面分布有磨花紋理，所述膜層位于所述磨花紋理上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬殼體，其特征在于，所述膜層的厚度為0.5-20微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬殼體，其特征在于，所述金屬基材選自不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鋅合金中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬殼體，其特征在于，所述膜層為氮化鉻、碳化鉻、氮化鈦、碳化鈦、氧化鈦、氮招化鈦中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬殼體的制作方法，包括下述步驟步驟1、將金屬基材放置于研磨設(shè)備中，在研磨設(shè)備內(nèi)加入磨料和水，然后在研磨設(shè)備或金屬基材上施加振動，使金屬基材的表面形成磨花紋理；步驟2、通過物理氣相沉積或陽極氧化處理在所述磨花紋理上形成膜層。本發(fā)明還提供了一種金屬殼體，采用如上所述的制作方法制備得到，包括金屬基材以及膜層，所述金屬基材表面分布有磨花紋理，所述膜層位于所述磨花紋理上。本發(fā)明提供的金屬殼體的表面具有磨花紋理，所述磨花紋理上設(shè)有膜層，使得金屬殼體具有磨花仿古金屬質(zhì)感，并且耐磨性和耐腐蝕性能優(yōu)良。
文檔編號H04M1/02GK102806516SQ201110142440
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者鄒凌云, 郭麗芬, 陳云 申請人:比亞迪股份有限公司