专利名称：金属材料表面渐层染色的方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料表面渐层染色的方法，尤指于阳极处理工艺中在金属材料表面染色以形成渐层色彩的方法。
背景技术：
现有技术对于3C产品的金属外壳通常采用喷涂烤漆的方式于外壳表面形成一带有色彩的油漆层，以增加其外观美感，但以此种方式所产生的油漆层相当容易磨损而剥落，影响产品的外观。亦有人利用阳极处理染色的方式于金属外壳表面进行上色，以铝合金材料而言，其外表染色的常见方法可为材料表面经由阳极处理(anodizing)所形成的多孔性膜层结合染料，其于金属表面所产生的色层的耐磨性均较喷涂烤漆的方式为佳，但缺点是所能表现出的色彩效果有限，因此所制造的产品大多数仅具有单一色彩的外表。 随着消费者对3C产品的外观要求愈来愈高，单一色彩外观已无法满足现代人的美感标准，若欲于金属外壳形成具有渐层的多色彩效果，仅以采取喷涂烤漆的技术则势必仍有色层耐磨性差、牢固度不佳而导致容易剥落等问题而不符合需求；然而，若欲利用上述现有技术的阳极处理染色方法则无法使材料表面形成渐层色彩效果，至今尚未有可达到此技术目标的工艺方法。因此，现有技术的工艺有亟需改良的必要。
发明内容
有鉴于现今尚无有效的利用阳极处理技术，使金属表面产生渐层色彩的工艺方法，因此本发明提供一种金属材料表面渐层染色的方法，通过染色的方法，可产生具有渐层色彩的金属材料外观，以解决现有技术的缺陷。为达到上述目的，本发明提供一种金属材料表面渐层染色的方法，其包括下列步骤提供一金属材料；对所述金属材料进行前处理，藉以增加金属材料的表面的可加工性；对所述经前处理的金属材料进行阳极处理，以在所述金属材料表面形成一多孔性
膜层；令所述形成有多孔性膜层的金属材料于一环境条件下以一移动速度进入或离开一染料以进行染色，藉以使所述金属材料表面的多孔性膜层具有一渐层色彩。依据本发明，所述的“增加金属材料的表面的可加工性”是指但不限于改变金属材料的表面的平整度或粗糙度、减少氧化物层或去除油脂，以达到增加阳极处理效果的目的。较佳的，令所述形成有多孔性膜层的金属材料以一移动速度进入或离开一染料的步骤是令所述形成有多孔性膜层的金属材料以速率为介于每秒O. 01毫米及1000毫米之间的定速度或非定速度运动进入或离开染料。较佳的，所述染色步骤中的环境条件是温度介于0°C至95°C之间。
较佳的，所述染色步骤的环境条件是pH值介于3至9之间。较佳的，所述染色步骤中，所述染料的浓度为O. 01至60g/L ;当所述金属材料的高度为O. 5公分至100公分时，其进入或离开染料所需的时间为O. I至60分钟。进一步而言，本发明的染色步骤中，所述染色步骤中的所述非定速度运动包括上升以及下降移动该形成有多孔性膜层的金属材料。进一步而言，本发明的染色步骤中的所述非定速度运动 是上升移动所述形成有多孔性膜层的金属材料。进一步而言，本发明的染色步骤中的所述非定速度运动是下降移动该形成有多孔性膜层的金属材料。较佳的，本发明于阳极处理步骤与染色步骤之间可进一步包含有活化步骤以及第一干燥步骤，其中，该活化步骤是对该经阳极处理的金属材料进行活化，该干燥步骤是对所述经活化后的金属材料进行脱水干燥；而于染色步骤之后可进一步包含有第二干燥步骤，其是对所述经染色后的金属材料进行脱水干燥。如上所述，本发明于染色步骤与第二干燥步骤之间可进一步包含有封孔步骤，其是对该经染色后的金属材料进行封孔处理。如上所述，本发明于染色步骤与第二干燥步骤之间可进一步包含有封孔步骤，其是对该经染色后的金属材料进行封孔处理；亦可于封孔步骤与第二干燥步骤之间进一步包含有一除灰步骤，其是对该经封孔处理后的金属材料进行除灰处理。依据本发明，所述的染料为有机染料、无机染料等，但不限于上述染料；更佳的为酸性有机染料。染料的上色方式可为一般常用的浸泡式染色法或施加电场的电解式着色法，其中有机染料以浸泡式染色法为较佳，无机染料染色以电解式着色法较佳。依据本发明，所述的金属材料可为铝合金、钛合金、镁合金、铁、钢、铜合金或其它可以利用化学法、电化学法使其产生多孔性膜层的材料，尤以铝合金材料为佳。本发明的优点在于，在金属材料染色时，将其置于染料中以特定速度移动，可在所述金属材料表面产生渐层的色彩效果，通过本发明的方法的染色步骤中，依据工艺需求调整适当的移动方式、速率与方向，而使所形成的渐层色彩外表，其色层变化可为规则的渐层变化或不规则的渐层变化，进而达到多变化的外观造型，符合现今消费者对于3C产品的金属外壳的美感需求。
图I为本发明的一较佳实施例的流程图；图2为本发明的前处理步骤的次步骤的流程图；图3为本发明的另一较佳实施例的流程图；图4为本发明的再一较佳实施例的流程图。主要组件符号说明10提供一铝合金材料 20前处理21脱脂22碱洗23化抛24酸洗30阳极处理40染色50活化60第一干燥
61第二干燥70封孔80 除灰
具体实施例方式为能详细了解本发明的技术特征及实用功效，并可依照说明书的内容来实施，兹进一步配合图式及较佳实施例，以阐述本发明为达目的所使用的技术手段。本发明提供了一种金属材料表面渐层染色的方法，请参阅图I所示，其步骤包含有
提供一金属材料10 :于本发明中，该金属材料的高度可为O. 5公分至100公分,且可为铝合金、钛合金、镁合金、铁、钢、铜合金或其它可以利用化学法、电化学法使其产生多孔性膜层的材料，且该金属材料可以适当加工方法如挤型、锻烧或压铸制作成型；前处理20 :此步骤是对该金属材料进行前处理，以增加金属材料的表面的可加工性；请进一步参考图2所示，该前处理20步骤包括脱脂21、碱洗22、化抛23以及酸洗24的次步骤，其中脱脂21 :其是将该金属材料置于含有体积百分比浓度为O. 01至50%的脱脂剂的溶液中，并于温度介于0°c及95°C之间的环境下进行脱脂，以去除该金属材料表面的油脂或有机化合物；碱洗22 :其是将脱脂后的该金属材料置于酸碱值高于7. O (pH > 7. O)的碱性溶液之中，并于温度介于0°c及95°C之间的环境下进行碱洗，以清除金属材料表面上的污染物(例如有机或无机物)；化抛23 :其是将碱洗后的金属材料置于体积百分比浓度为O. I至98%的酸性溶液中，并于温度介于0°c至105°C之间的环境下进行化抛；以及酸洗24 :其是将化抛后的金属材料置于酸碱值小于7 (pH < 7. O)的酸性溶液中，并于温度介于0°c至95°C之间的环境下进行酸洗，以去除金属材料表面上的脏污或氧化物。该前处理20步骤中，可依据工艺需求，于脱脂21、碱洗22、化抛23以及酸洗24的次步骤之后分别再对金属材料进行I至5道的水洗处理。而于该金属材料进行前处理20之后，则继续进行下列步骤阳极处理30 :其是对该经前处理20的金属材料进行阳极处理，以体积百分比浓度为O. I至50%的硫酸溶液、草酸溶液、铬酸溶液、硼酸溶液、酒石酸溶液或其组合所组成的电解液，将该金属材料置于电解液中，并于温度介于0°C至50°C之间的环境下，以O. 01至5A/dm2的电流密度对该金属材料进行阳极处理,处理时间为O. I至120分钟，以于该金属材料表面经过氧化反应而形成一多孔性膜层；以及染色40 :其是利用夹具夹持经前述处理所得到的金属材料，并且以一移动速度进入或离开一染料中，其中该形成多孔性膜层的金属材料可于温度介于0°C至95°C之间的环境下，以速率为介于每秒O. I毫米及1000毫米之间的定速度或非定速度运动进入或离开一浓度为O. 01至60g/L的染料，且该染料的pH值可介于3至9之间，染料中，整体处理时间则可为O. I至60分钟；而本发明的染色步骤中，该染色步骤中的该非定速度运动包括上升移动、下降移动、或者上升以及下降移动该形成有多孔性膜层的金属材料，以使金属材料的表面所获得的渐层色彩可呈现规则的渐层变化或不规则的渐层变化，达到多样化的渐层染色效果。此步骤所述的染料可包括有机染料、无机染料等，但不限于上述染料，而染料的上色方式可为一般常用的浸泡式染色法或施加电场的电解式着色法，其中有机染料以浸泡式染色法为较佳，无机染料以电解式着色法较佳；具体而言，于较佳实施例中，该染料可为酸性有机染料(诸如标准型号为 C. I. ACID RED 213、C. I. AC IDRED 249、C. I. ACID YELLOW42,C. I. ACID YELLOW 49,C. I. ACID ORANGE 116,C. I. ACID BLUE 260,C. I. ACID BLUE 113、C. I. ACID GREEN 111、C. I. ACID BR0WN163、C. I. ACID BLACK 172 等染料)。请参阅图3所示，进一步而言，本发明的方法中于阳极处理30步骤与染色40步骤之间可再包含有活化50步骤，其中活化50 :其是将该经阳极处理的金属材料置于浓度为O至500ml/L的酸性溶液中，并于温度为0°c至95°C之间的环境下进行活化。活化50步骤完成后，可直接进入染色40步骤以对该金属材料进行染色，并且亦可于活化50步骤之后再包含有一第一干燥60步骤，其中 第一干燥60 :其是将该经活化后的金属材料置于醚类、醇类且/或芳香烃类的有机溶剂中O至60分，再于温度为0°C至95°C之间的环境下风干O. I至60分钟，以使该金属材料表面呈现干燥状态。再进一步而言，本发明的方法中，于染色步骤之后可再包含有一第二干燥61步骤，其中第二干燥61 :其是将该经染色后的金属材料置于醚类、醇类且/或芳香烃类的有机溶剂中处理O至60分，再于温度为0°C至95°C之间的环境下风干O. I至60分钟，以使该金属材料表面呈现干燥状态。请参阅图4所示，又进一步而言，本发明的方法中，于染色步骤之后可再包含有一封孔70步骤，其中封孔70 :其是将该经染色后的金属材料置于浓度为O. I至50g/L的封孔剂中，并于温度为30°C至95°C之间的环境下进行封孔处理。此外，本发明亦可于封孔70步骤与第二干燥61步骤之间包含有一除灰80步骤，其中除灰80 :其是将该经封孔处理后的金属材料置于酸碱值小于7 (pH < 7. O)的酸性溶液中进行除灰处理。以下通过较佳实施例进一步具体例示说明本发明。应注意的是该等实施例是用以说明本发明，而非借以在任何方面限制本发明的范围。实施例准备一高度约为O. 5公分至100公分的铝合金材料，将该铝合金材料以脱脂、碱洗、化抛、酸洗等方式进行前处理；先将该铝合金材料置于含有脱脂剂的溶液，于室温处理环境下进行脱脂后，将该铝合金材料置于氢氧化钠溶液中，于室温环境下进行碱洗，接着将铝合金材料置于酸溶液中，于室温环境下进行化抛，最后将化抛后的该铝合金材料置于酸溶液中，于室温环境下进行酸洗，此时便完成该铝合金材料的前处理的流程。该铝合金材料于前处理之后，以酸溶液作为电解液，将铝合金材料置于电解液中，对该铝合金材料进行阳极处理，经过阳极处理后的该铝合金材料表面经过氧化反应而形成一多孔性膜层，随后可将铝合金材料置于酸水溶液中且于室温下进行活化，经活化后的铝合金材料置入酒精溶液中处理，再进行风干处理，以使该铝合金材料表面呈现干燥状态。利用夹具夹持经前述处理所得的铝合金材料，并且下降浸入至于浓度为20g/L的染料中，其中该染料的PH值为5. 5，并于室温的环境(约为25°C )下，以每秒I至50毫米的速率令该铝合金材料一端下降浸溃至染料中进行染色，整体处理时间为5分钟，藉以获得表面具有渐层染色效果的铝合金材料。染色处理后，将铝合金材料的多孔性膜层置于封孔剂中进行封孔处理，再将封孔后的铝合金材料置于酸溶液中进行除灰，而除灰后的铝合金材料置于酒精溶液中，再进行风干，以使该铝合金材料表面呈现干燥状态。综合以上所述，由于金属材料的表面因阳极处理而氧化形成的多孔性膜层，因此利于将该多孔性膜层上结合染料，并可依据需求调控工艺的条件参数，而可产生具有单一 或混合多种颜色的外观。透过上述的本发明的步骤，对金属材料进行适当的前处理、阳极处理等步骤于其表面形成多孔性膜层后，再将金属材料置于染料中以将该多孔性膜层染色，通过控制金属材料于染料中的移动速率、移动方向、染色处理时间以及染料浓度、温度与PH值等条件参数，以使金属材料表面可达到渐层颜色变化的效果，相当实用。以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明有任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域的一般技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种金属材料表面渐层染色的方法，其包括下列步骤 提供一金属材料； 对所述金属材料进行前处理，以增加金属材料的表面的可加工性； 对所述经过前处理的金属材料进行阳极处理，以在所述金属材料表面形成一多孔性膜层； 令所述形成有多孔性膜层的金属材料于一环境条件下以一移动速度进入或离开一染料以进行染色，以使该金属材料表面的多孔性膜层具有一渐层色彩。
2.如权利要求I所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，令所述形成有多孔性膜层的金属材料以一移动速度进入或离开一染料的步骤是指令所述形成有多孔性膜层的金属材料以速率为介于每秒O. I毫米及1000毫米之间的定速度或非定速度运动进入或离开染料。
3.如权利要求2所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染色步骤的环境条件是温度介于0°C至95°C之间。
4.如权利要求2所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染色步骤的环境条件是PH值介于3至9之间。
5.如权利要求2所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染色步骤中，所述染料的浓度为O. I至60g/L ;当所述金属材料的高度为O. 5公分至100公分时，其进入或离开染料所需的时间为O. I至60分钟。
6.如权利要求1-5任一项所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染料为有机染料或无机染料。
7.如权利要求6所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述有机染料利用浸泡式染色方法。
8.如权利要求6所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述无机染料利用电解式着色方法。
9.如权利要求6所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染色步骤中的所述非定速度运动包括上升以及下降移动所述形成有多孔性膜层的金属材料。
10.如权利要求6所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染色步骤中的所述非定速度运动是上升移动所述形成有多孔性膜层的金属材料。
11.如权利要求6所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，所述染色步骤中的所述非定速度运动是下降移动所述形成有多孔性膜层的金属材料。
12.如权利要求9所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，在阳极处理步骤与染色步骤之间进一步包含有活化步骤以及第一干燥步骤；该活化步骤是对所述经阳极处理的金属材料进行活化，而所述第一干燥步骤对所述经活化后的金属材料进行脱水以及风干，使其表面干燥；以及于所述染色步骤进一步包含有一第二干燥步骤，所述第二干燥步骤是对所述经染色后的金属材料进行脱水以及风干，使其表面干燥。
13.如权利要求10所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，在阳极处理步骤与染色步骤之间进一步包含有活化步骤以及第一干燥步骤；该活化步骤是对所述经阳极处理的金属材料进行活化，而所述第一干燥步骤是对经活化后的金属材料进行脱水以及风干，使其表面干燥；以及于所述染色步骤进一步包含有一第二干燥步骤，所述第二干燥步骤是对该经染色后的金属材料进行脱水以及风干，使其表面干燥。
14.如权利要求11所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，在阳极处理步骤与染色步骤之间进一步包含有活化步骤以及第一干燥步骤；所述活化步骤是对所述经阳极处理的金属材料进行活化，而所述第一干燥步骤是对所述经活化后的金属材料进行脱水以及风干，使其表面干燥；以及于所述染色步骤进一步包含有一第二干燥步骤，所述第二干燥步骤是对所述经染色后的金属材料进行脱水以及风干，使其表面干燥。
15.如权利要求13所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，在染色步骤与第二干燥步骤之间进一步包含有封孔步骤，该封孔步骤是对所述经染色后的金属材料进行封孔处理。
16.如权利要求14所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，在染色步骤与第二干燥步骤之间进一步包含有封孔步骤，该封孔步骤是对所述经染色后的金属材料进行封孔处理。
17.如权利要求16所述的金属材料表面渐层染色的方法，其中，在封孔步骤与第二干燥步骤之间进一步包含有一除灰步骤，该除灰步骤是对所述经封孔处理后的金属材料进行除灰处理。
全文摘要
本发明涉及一种金属材料表面渐层染色的方法，其包括下列步骤提供一金属材料；对该金属材料进行前处理，以增加金属材料的表面的可加工性；对所述经过前处理的金属材料进行阳极处理，以在所述金属材料表面形成一多孔性膜层；令所述形成有多孔性膜层的金属材料于一环境条件下以一移动速度进入或离开一染料以进行染色，以使所述金属材料表面的多孔性膜层具有一渐层色彩。通过调控染色过程中的染色速率(即金属材料的移动速率)、移动方向、处理时间以及染料的浓度、温度与pH值等条件，而在金属材料表面形成相当牢固又兼具美观的渐层颜色的外观效果。
文档编号C25D11/04GK102634830SQ20111003621
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月11日 优先权日2011年2月11日
发明者牛中麟, 黄文毅 申请人:可成科技股份有限公司