氧化着色的多层膜结构的制作方法

本发明属于表面加工技术领域，具体地，本发明涉及一种氧化着色的多层膜结构。

背景技术：

在现有技术中，对于硬质材料进行着色的表面加工方法包括化学着色法、电化学着色法等。这些着色方法能够在基材的表面形成厚度不同的氧化膜，并形成着色效果，以满足消费者对产品不同颜色的需求。但是由于硬质材料的特点，着色层与基材的接合作用力较弱，膜层厚度较低，造成了易产生脱落，着色层耐磨性不足等现象。随着电子产品的逐渐发展，电子产品上开始采用更多样化的材料作为表面材质，而有些硬质材料的表面上难以形成着色层，或者形成的着色层极易脱落。

为了解决上述问题，本领域技术人员也会采用其它方法在硬质基材上进行着色处理。例如，本领域技术人员也可以采用现有的阳极氧化、电泳等外观处理工艺，但是，这种处理工艺也存在缺陷，基材的表面易产生发黑等腐蚀现象。进一步地，采用其他化学处理方式，不仅工艺复杂，表面效果差而且成本较高，使得表面处理存在局限性。因为新型材料基底的硬度高、表面处理工艺复杂，所以难以获得外观和质量较高的产品。

综上所述，有必要对在硬质材料上进行着色的工艺进行改进，使得在各种硬质材料上都可以进行氧化着色形成膜层。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种在基底材料上氧化着色的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种氧化着色的多层膜结构，其中包括：

基底层，所述基底层的材料至少包括不锈钢、钛、钛合金、镁合金、铝合金、铜合金、非晶合金、陶瓷、玻璃、塑料中任意之一；

过渡强化层，所述过渡强化层设置在所述基底层的表面，所述过渡强化层由一层或多层过渡材料层和/或过渡材料的化合物层构成，所述过渡材料至少包括钛、锆、铬、镍、钨、铝、锌、碳和硅中任意之一；

铝层，所述铝层设置在所述过渡强化层的表面，所述过渡强化层配置为提高铝层与基底层的接合作用力；

氧化铝层，所述氧化铝层形成在所述铝层上，所述铝层的表面经过氧化着色处理，形成所述氧化铝层。

可选地，所述过渡强化层包括一层过渡材料层和一层过渡材料的化合物层，所述过渡材料层设置在所述基底层的表面，所述过渡材料的化合物层形成在所述过渡材料层上，所述铝层设置在过渡材料的化合物层上。

可选地，所述过渡强化层包括两层过渡材料层和两层过渡材料的化合物层，其中，一层过渡材料层设置在所述基底层的表面，其余的过渡材料化合物层和过渡材料层依次间隔形成在第一层过渡材料层上，铝层设置在最上层的过渡材料化合物层上。

可选地，所述基底层为不锈钢层，所述过渡材料层为钛膜层，所述过渡材料的化合物层为氮化钛膜层，所述钛膜层的厚度为5微米，所述氮化钛膜层的厚度为1微米。

可选地，所述基底层为钛基层，所述过渡材料层为钛膜层或锆膜层，对应的，所述过渡材料的化合物层为氮化钛膜层或氮化锆膜层，所述过渡材料层的厚度为3微米，所述过渡材料化合物层为2微米。

可选地，所述基底层为钛基层，所述过渡材料层为钛膜层或锆膜层，所述过渡材料的化合物层为氮化钛膜层或氮化锆层；

或者，两层所述过渡材料层分别为钛膜层和锆膜层，所述过渡材料的化合物层分别为形成在钛膜层上的氮化钛膜层和形成在锆膜层上的氮化钛膜层。

可选地，所述过渡材料层的厚度为2微米，所述过渡材料的化合物层的厚度为1微米。

可选地，所述铝层的厚度范围在5-120微米。

可选地，所述铝层的厚度为50微米、80微米或者100微米。

可选地，所述氧化铝层的厚度为1-120微米。

本发明的发明人发现，在现有技术中，虽然传统的着色工艺存在缺点，但是，本领域技术人员通常会根据产品性能的要求，采用不同的加工工艺，以尽量满足产品工艺要求，并没有意识到可以通过对基材、铝层的结构进行改进，改善铝层及氧化铝层在基材上的附着性能。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一种具体实施方式提供的氧化着色的多层膜结构的示意图；

图2是本发明另一种具体实施方式提供的氧化着色的多层膜结构的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种改进的在硬质基材上着色的方案，该方案能够形成一种氧化着色的多层膜结构，提高着色层与基材之间的接合作用力，提高在硬质基材上着色的可靠性。

如图1所示，所述氧化着色的多层膜结构包括基底层1、过渡强化层2、铝层3以及氧化铝层31。所述基底层1为基材，以电子产品的壳体为例，根据对产品的性能、外观的不同要求，可以选择不同的材料作为基底层1。可选地，所述基底层1可以为不锈钢、钛、钛合金、镁合金、非晶合金、铝合金、铜合金以及陶瓷、玻璃、塑料材料，本发明不对此进行限制。

所述过渡强化层设置在所述基底层1的表面，过渡强化层2用于提高铝层与基底层1之间的接合作用力，减少铝层及氧化铝层脱落的情况。特别地，所述过渡强化层2可以由一层或多层过渡材料层21和/或其化合物层22构成，可以根据产品性能的要求、基底层1的材料等因素，选择设计过渡强化层2具有几层结构、采用何种材料。需要说明的是，所述过渡材料需能够与基底层1和铝层具有良好的接合作用力，所以，在本发明的方案中，过渡材料为与大多数硬质材料具有良好接合作用力的钛、锆、铬、镍、钨、铝、锌、碳和硅，过渡材料可以至少选用上述九种材料之一，本发明不对此进行限定。所述过渡材料层21可以是过渡材料经气相沉积形成的膜层，过渡材料化合物层22可以是过渡材料经气相沉积处理后形成的膜层。

所述铝层3设置在所述过渡强化层2的表面上，铝层3适合形成氧化铝层，经过着色处理能够形成不同颜色。所以，本发明在过渡强化层上形成铝层3作为形成具有不同颜色的氧化铝层的基础。所述过渡强化层主要起到提高铝层与基底层之间接合作用力的效果。

所述氧化铝层31形成在所述铝层3的表层上，所述铝层3经过氧化以及着色处理，能够在表层形成所述氧化铝层31。本发明并不限制在铝层上进行氧化和着色的工艺进行限制，在一种情况下，在过渡强化层2上形成铝层3后，可以通过稀硫酸进行氧化电解形成氧化铝，之后再用染料对氧化铝进行染色，形成氧化铝层；或者，在其它实施方式中，对铝层的氧化处理可以通过硫酸、磷酸、草酸、硼酸、酒石酸、乳酸、苹果酸、磺基有机酸等一种或多种电解液混合形成自然着色氧化、硬质阳极氧化或微弧氧化效果的氧化铝层，提高材料表面不同颜色的可装饰性。

本发明提供的氧化着色的多层膜结构能够有效增强铝层及氧化铝层附着在基底层上的附着力，减少铝层及氧化铝层脱落的情况。使得在常采用的各种硬质材料作为基底层的情况下，铝层及氧化铝层都能够稳定的附着基底材料上。在以下通过几种具体实施方式对本发明进行说明。

可选地，在一种实施方式中，如图1所示，所述过渡强化层2可以包括一层过渡材料层21和一层过渡材料的化合物层22。所述过渡材料层21直接设置在所述基底层1的表面，进一步地，通过气相沉积处理，可以在所述过渡材料层21的表面或整体中形成过渡材料的化合物层22。所述铝层3则设置在所述过渡材料的化合物层22上。

可选地，在另一种实施方式中，如图2所示，所述过渡强化层2可以包括两层过渡材料层21和两层过渡材料层21的化合层。其中，第一层过渡材料层21直接设置在所述基底层1的表面上，而其余的过渡材料的化合物层22和过渡材料层21则依次、间隔的设置在第一层过渡材料层21上。

过渡材料层经过化合处理后形成位于其上的过渡材料化合物层。而在过渡材料化合物层之上再形成的新的过渡材料层，可以采用另一种材料，也可以采用与下层的过渡材料层相同的材料形成。

可选地，在一种实施方式中，所述基底层1为不锈钢层，所述过渡强化层2包括一层过渡材料层21和一层过渡材料的化合物层22。所述过渡材料层21为钛膜层，所述钛膜层通过气相沉积附着在所述基底层1上。过渡材料的化合物层22为氮化钛膜层，该氮化钛膜层通过气相沉积工艺形成在所述钛膜层上。通过控制工艺参数，可以调节氮化钛膜层在钛膜层上的厚度。在这种实施方式中，为保证提供良好的接合作用力，所述钛膜层的厚度优选为5微米，所述氮化钛膜层的厚度则为1微米。

可选地，在另一种实施方式中，所述基底层1可以为由纯钛或钛合金形成的钛基层，所述过渡材料层21则可以为钛膜层或锆膜层，过渡材料层21通过气相沉积工艺附着在钛基层表面上。相似地，所述过渡材料的化合物层则可以为经气相沉积工艺形成的氮化钛层或氮化锆膜层。优选地，所述过渡材料层的厚度可以为3微米，所述过渡材料化合物层则可以为2微米。

对于具有两层过渡材料层和两层过渡材料的化合物层的实施方式，例如，所述基底层1可以为钛基层，所述过渡材料层21则可以为通过气相沉积形成的钛膜层或锆膜层。所述过渡材料的化合物层22则可以为通过气相沉积在钛膜层上形成的氮化钛膜层，或者是在锆膜层上形成的氮化锆。可选地，直接形成在基底层1上的第一层过渡材料层21可以是钛膜层，钛膜层上形成有氮化钛膜层，在氮化钛膜层上，可以通过气相沉积形成锆膜层，在锆膜层上进一步形成氮化锆。进一步可选地，所述过渡材料层的厚度可以为2微米，过渡材料的化合物层的厚度则为1微米。这样，过渡强化层2整体的厚度能够控制在一定范围内，过厚的过渡强化层2对基底层1与铝层及氧化铝层的结构强化效果存在相对下降的情况。

可选地，所述铝层的厚度范围在5-120微米之间，在这一厚度范围内，既能够为氧化着色提供有效的厚度，又不会造成氧化铝层过薄，氧化铝层强度降低等现象。在不同的实施方式中，例如，基底层为不锈钢、过渡强化层为钛膜层和氮化钛膜层，所述铝层的厚度可以为50微米；基底层为钛基层、过渡强化层为钛膜层和氮化钛膜层，所述铝层的厚度可以为100微米；基底层为钛基层，过渡强化层包括两层过渡材料层和过渡材料的化合物层，所述铝层的厚度可以为80微米。本发明对这些组合形式不进行具体限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

在上述铝层的厚度范围内，根据对氧化铝层色彩、强度的要求不同，可以在一定范围内选择氧化铝层的厚度，较宽泛的，所述氧化铝层的厚度范围在1-120微米之间。

在本发明中，基本的过渡材料包括钛、锆、铬、镍、钨、铝、锌、碳和硅，在其基础上形成的过渡材料化合物层可以包括氮化钛、碳氮化钛、氮化锆、氮化铬、氮铝化钛、氧化钛、氧化锌、碳化硅等化合物。在一些特别的实施方式中，在基底层上形成了过渡材料层后，可以通过渗氮渗碳等工艺，使得整个过渡材料层都转变为过渡材料的化合物层。在化合物层上可以在形成其它过渡材料的化合物层。这样，所述氧化着色的多层膜结构中就不会具有完整的过渡材料层，主要为过渡材料的化合物层。这种实施方式在本发明中也是可以实现的，本发明不对此进行限制。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。