用于通過形成分支孔結(jié)構(gòu)來形成白色陽極化膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所述的實(shí)施例涉及陽極化膜和用于形成陽極化膜的方法。更具體地，描述 了用于提供具有不透明且白色的外觀的陽極化膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陽極化是一種使得在金屬表面上自然形成的保護(hù)性氧化物變厚并變堅(jiān)韌的電化 學(xué)工藝。陽極化工藝涉及將金屬表面的一部分轉(zhuǎn)換成陽極膜。因此，陽極膜變成金屬表面的 整體部分。由于其硬度的原因，陽極膜可針對底層金屬來提供耐腐蝕性和表面硬度。此外， 陽極膜可增強(qiáng)金屬表面的外表外觀。陽極膜具有可被染料注入的多孔微結(jié)構(gòu)。染料可添加 從陽極膜的頂表面觀察到的特定顏色。例如，可在陽極膜的孔內(nèi)注入有機(jī)染料以向陽極膜 添加多種顏色中的任一種顏色?？赏ㄟ^調(diào)諧染色工藝來選擇顏色。例如，可以控制染料的類 型和數(shù)量以向陽極膜提供特定顏色和暗度。
[0003] 然而，用于對陽極膜進(jìn)行著色的常規(guī)方法不能實(shí)現(xiàn)具有清爽且飽滿外觀白色的陽 極膜。相反，常規(guī)技術(shù)使得膜看起來是偏離白色、柔和灰色、奶白或稍微透明的白色。在一些 應(yīng)用中，這些接近白色的陽極膜可能看起來顏色單調(diào)并在外觀上不吸引人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文描述了涉及陽極膜或陽極化膜以及用于在襯底上形成陽極膜的方法的各種 實(shí)施例。實(shí)施例描述了用于生產(chǎn)在視覺上不透明且顏色為白色的保護(hù)性陽極膜的方法。
[0005] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，描述了一種用于在金屬部件上形成保護(hù)膜的方法。該方法涉及 將金屬部件的第一部分轉(zhuǎn)換成阻隔層。該阻隔層具有與金屬部件的頂表面對應(yīng)的頂表面并 基本上不具有孔。該方法還涉及在阻隔層的至少頂部部分內(nèi)形成若干個(gè)分支結(jié)構(gòu)。該分支 結(jié)構(gòu)在阻隔層內(nèi)被布置成分支圖案。該分支結(jié)構(gòu)提供光散射介質(zhì)，該光散射介質(zhì)對入射在 頂表面上的幾乎所有可見波長的光進(jìn)行漫反射并向阻隔層賦予白色外觀。該方法還涉及將 金屬部件的位于阻隔層下方的第二部分轉(zhuǎn)換成多孔陽極層。該多孔陽極層為阻隔層提供結(jié) 構(gòu)化支撐。
[0006] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，描述了一種金屬部件。金屬部件包括被設(shè)置在金屬部件的底 層金屬表面上方的保護(hù)膜。該保護(hù)膜包括阻隔層，該阻隔層具有與金屬部件的頂表面對應(yīng) 的頂表面。該阻隔層具有被設(shè)置在其中的若干個(gè)分支結(jié)構(gòu)。該分支結(jié)構(gòu)在阻隔層內(nèi)被布置 成分支圖案，其中每個(gè)分支結(jié)構(gòu)具有細(xì)長形狀。該分支結(jié)構(gòu)提供光散射介質(zhì)，該光散射介質(zhì) 對入射在頂表面上的幾乎所有可見波長的光進(jìn)行漫反射并向阻隔層賦予白色外觀。該金屬 部件還包括被設(shè)置在阻隔層下方并且具有若干孔的多孔陽極層。該多孔陽極層為阻隔層提 供結(jié)構(gòu)化支撐。每個(gè)孔基本上垂直于頂表面并且基本上平行于其他孔中的每個(gè)孔。
[0007] 根據(jù)附加實(shí)施例，描述了一種金屬襯底。該金屬襯底包括在底層金屬表面上方一 體形成的陽極膜。陽極膜包括阻隔層，該阻隔層具有與金屬襯底的頂表面對應(yīng)的頂表面。該 阻隔層包括氧化物基質(zhì)內(nèi)的不規(guī)則取向的分支結(jié)構(gòu)的組件。該分支結(jié)構(gòu)的組件對入射在頂 表面上的幾乎所有可見波長的光進(jìn)行漫反射并向阻隔層賦予白色外觀。該陽極膜還包括被 設(shè)置在阻隔層和底層金屬表面之間的結(jié)構(gòu)化陽極層。結(jié)構(gòu)化陽極層具有足以為阻隔層提供 結(jié)構(gòu)化支撐的厚度。
【附圖說明】
[0008] 參考以下描述以及附圖可更好地理解所述實(shí)施例。此外，參考以下描述和附圖可 更好地理解所述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 圖1A和圖1B分別示出了使用傳統(tǒng)陽極化技術(shù)形成的陽極化膜的一部分的透視圖 和橫截面視圖。
[0010] 圖2A-圖2E示出了經(jīng)歷陽極化工藝以用于為陽極化膜提供分支孔的金屬襯底的橫 截面視圖。
[0011] 圖3示出了用于指示用于為陽極化膜提供分支孔的陽極化工藝的流程圖。
[0012] 圖4A-圖4E示出了經(jīng)歷陽極化工藝以為陽極化膜提供注入金屬氧化物顆粒的金屬 襯底的橫截面視圖。
[0013] 圖5示出了描述用于為陽極化膜提供所注入的金屬絡(luò)合物的陽極化工藝的流程 圖。
[0014] 圖6A和圖6B示出了經(jīng)歷陽極化工藝以用于為陽極化膜提供具有所注入的金屬氧 化物顆粒的分支孔結(jié)構(gòu)的金屬襯底的橫截面視圖。
[0015] 圖7示出了用于指示用于為陽極化膜提供分支孔以及注入金屬絡(luò)合物的陽極化工 藝的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下公開描述了陽極膜和用于形成陽極膜的方法的各種實(shí)施例。在以下描述和附 圖中闡述了特定細(xì)節(jié)，以提供對本技術(shù)的各種實(shí)施例的徹底理解。此外，在其他適當(dāng)結(jié)構(gòu)和 環(huán)境中，可組合本技術(shù)的各種特征、結(jié)構(gòu)和/或特性。在其他情況下，在以下公開中未詳細(xì)示 出或描述熟知的結(jié)構(gòu)、材料、操作和/或系統(tǒng)，以避免不必要地模糊該技術(shù)的各種實(shí)施例的 描述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，可無需本文闡述的多個(gè)細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè) 細(xì)節(jié)，或利用其他結(jié)構(gòu)、方法、部件等來實(shí)踐本技術(shù)。
[0017] 本專利申請論述了外觀為白色的陽極膜和用于形成這種陽極膜的方法。通常，白 色是對幾乎所有可見波長的光進(jìn)行漫反射的物體顏色。本文所述的方法提供了陽極膜內(nèi)的 內(nèi)表面，該內(nèi)表面可對通過陽極膜外表面的基本上所有波長的可見光進(jìn)行漫反射，從而向 陽極膜賦予白色外觀。該陽極膜可充當(dāng)保護(hù)層，因?yàn)槠淇蔀榈讓右r底提供耐腐蝕性和表面 硬度。白色陽極膜很適合向消費(fèi)產(chǎn)品的可見部分提供保護(hù)性美觀的表面。例如，本文所述的 方法可用于提供電子設(shè)備的金屬外殼和殼體的保護(hù)性的和美觀的外部。
[0018] 用于形成白色陽極膜的一種技術(shù)涉及一種光學(xué)方法，其中修改膜的多孔微結(jié)構(gòu)以 提供光散射介質(zhì)。該技術(shù)涉及在陽極模內(nèi)形成分支孔或不規(guī)則布置的孔。該分支孔系統(tǒng)可 散射或漫射來自襯底的頂表面的入射可見光，從而為陽極膜賦予從襯底的頂表面觀看時(shí)的 白色外觀。
[0019] 另一技術(shù)涉及化學(xué)方法，其中在陽極膜的孔內(nèi)注入金屬絡(luò)合物。該金屬絡(luò)合物在 電解溶液中提供，該金屬絡(luò)合物是金屬氧化物的離子形式。在向電解溶液施加電壓時(shí)，可將 金屬絡(luò)合物汲取到陽極膜的孔中。一旦處于孔中，金屬絡(luò)合物便可經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)以形成金 屬氧化物。在一些實(shí)施例中，金屬氧化物的顏色為白色，由此向陽極膜賦予白色外觀，這種 外觀可從襯底的頂表面觀察到。
[0020]如本文所用，術(shù)語陽極膜、陽極化膜、陽極層、陽極化層、氧化物膜和氧化物層可互 換地使用，并且指任何適當(dāng)?shù)难趸锬?。陽極膜被形成在金屬襯底的金屬表面上。金屬襯底 可包括若干個(gè)適當(dāng)?shù)慕饘僦械娜我贿m當(dāng)?shù)慕饘?。在一些?shí)施例中，金屬襯底包括純鋁或鋁 合金。在一些實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)匿X合金包括1000、2000、5000、6000和7000系列鋁合金。
[0021]圖1A和圖1B分別示出了使用傳統(tǒng)陽極化技術(shù)形成的陽極化膜的一部分的透視圖 和橫截面視圖。圖1A和圖1B示出了具有被設(shè)置在金屬襯底104上方的陽極膜102的部件100。 通常，通過將金屬襯底的頂部部分轉(zhuǎn)換成氧化物來在金屬襯底上生長陽極膜。因此，陽極膜 變成金屬表面的一體部分。如圖所示，陽極膜102具有若干個(gè)孔106,該若干個(gè)孔是相對于襯 底104的表面基本上垂直形成的細(xì)長開口?？?06均勻地形成在整個(gè)陽極膜102內(nèi)并彼此平 行，并且相對于頂表面108和金屬襯底104是垂直的。每個(gè)孔106具有陽極膜102的頂表面108 處的開放末端和接近金屬襯底104的閉合末端。陽極膜102通常具有半透明的特性。也就是 說，入射在頂表面108上的大部分可見光可穿透陽極膜102并反射離開金屬襯底104。結(jié)果， 具有陽極膜102的金屬部件將通常具有稍微柔和的金屬外觀。
[0022] 形成分支孔結(jié)構(gòu)
[0023] -種用于在襯底上提供白色陽極膜的方法涉及在陽極膜內(nèi)形成分支孔結(jié)構(gòu)。圖 2A-圖2E示出了經(jīng)歷陽極化工藝以用于為陽極膜提供分支孔的金屬部件200的表面的橫截 面視圖。在圖2A處，將襯底202的頂部部分轉(zhuǎn)換成阻隔層206。如此，阻隔層206的頂表面對應(yīng) 于部件200的頂表面204。因?yàn)榛旧喜痪哂锌字T如部件100的孔106,所以阻隔層206通常是 薄的、較致密的均勻厚度的阻隔氧化物，該阻隔氧化物為非多孔層。在一些實(shí)施例中，形成 阻隔層206可能涉及在包含中性溶液到弱堿性溶液的電解質(zhì)浴中對部件200進(jìn)行陽極化。在 一個(gè)實(shí)施例中，使用包含單乙醇胺和硫酸的弱堿性浴。在一些實(shí)施例中，阻隔層206在頂表 面204處具有鋸齒狀部分208。與典型的多孔陽極膜的孔相比，鋸齒狀部分208的形狀通常寬 而淺。阻隔層206通常生長到小于約1微米的厚度。
[0024] 在圖2B處，在阻隔層206內(nèi)形成分支結(jié)構(gòu)210。在一些實(shí)施例中，鋸齒狀部分208可 促進(jìn)形成分支結(jié)構(gòu)210。類似于陽極化工藝，可通過使用弱酸浴將部件200暴露于電解工藝 來在阻隔層206內(nèi)形成分支結(jié)構(gòu)210。在一些實(shí)施例中，在形成分支結(jié)構(gòu)210期間施加恒定電 壓。表1提供了適于在阻隔層206內(nèi)形成分支結(jié)構(gòu)210的電解工藝條件范圍。
[0025] 表 1
[0026]
L〇〇27」由于阻隔層206通常不導(dǎo)電且致密，因此在阻隔層206內(nèi)形成分支結(jié)構(gòu)210的電解 工藝與使用典型的陽極化工藝形成孔相比通常很慢。因?yàn)殡娊夤に嚭苈?，所以該工藝期間 的電流密度值通常很低。代替長平行孔諸如圖1A和圖1B的孔106,分支結(jié)構(gòu)210在與慢分支 結(jié)構(gòu)210形成相稱的分支圖案中生長。分支結(jié)構(gòu)210通常彼此不平行，并且與典型的陽極孔 相比長度通常更短。如圖所示，相對于表面204以不規(guī)則且不平行的取向來布置分支結(jié)構(gòu) 210。因此，從頂表面204進(jìn)入的光可散射或從分支結(jié)構(gòu)210的壁漫反射離開。為了進(jìn)行例示， 光線240可從頂表面204進(jìn)入，并以第一角度反射離開分支結(jié)構(gòu)210的一部分。光線242可進(jìn) 入頂表面204