金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构与流程

本发明是有关一种金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构，特别是一种良率高、且能够于金属表面生成多种颜色的图案的方法及其结构。

背景技术：

一般为了赋予金属外观多彩多样化且保留金属外观质感，并可防锈或防止磨耗等。金属机壳的表面处理技术逐渐备受重视。在金属机壳的表面处理技术中，以电镀、化学镀或是其他涂装方式在金属机壳上形成功能性金属层，或在金属机壳表面制作出各种不同层次的花纹图案或文字来增加产品的价值感。

一般电镀的方法，是在金属基材表面先进行阳极氧化电镀处理，一般铝合金很容易氧化，氧化层虽有一定钝化作用，但长期曝露的结果，氧化层仍会剥落，丧失保护作用，因此阳极处理的目的即利用其易氧化之特性，借电化学方法控制氧化层的生成，以防止铝材进一步氧化，以防止铝材进一步氧化，同时增加表面的机械性质同时增加表面的机械性质。另一目的是，借不同化成反应，产生各种色泽(发色)增进美观。

而阳极氧化电镀处理，于实际情况下，必须于一电解槽(电解溶液通常为稀释硫酸)中，将金属基材(如铝或铝合金)工件置于阳极，施加一定电压与电流，电流通过金属基材之间(阳极)和电极(阴极)。这将导致氧离子聚集在金属基材表面并发生反应并形成一种多孔氧化层(阳极氧化膜)，由于阳极处理是氧化成皮膜(conversioncoating)技术的一种，根据astm的定义化成皮膜指的是利用化学或电化学处理，使金属表面生成一种含有该金属成份的皮膜层，而阳极处理皮膜(阳极氧化膜)的显示皮膜层实际上是呈管胞(cellulartube)组织，其底部似 一般试管底部呈圆弧状，而管胞组织中则具有多个孔洞。

而阳极氧化电镀处理后，则必须将该金属基材3浸入有单一颜色的染料溶液(浸染)，但当有颜色的染料溶液2该阳极氧化膜1的孔洞11则会因为虹吸原理，如图1所示，染料溶液2于该孔洞11但也因为虹吸的影响，因此无法使该颜色的染料溶液落至该孔洞11或是渗入该阳极氧化膜1中；

另外，由于铝的阳极氧化膜有大量孔洞，铝表面处理其表面吸附性很强，手触摸有粘手的感觉，因此于着色后，为提高氧化膜的防污染和抗腐蚀性能，封孔是必不可少的步骤。铝合金铝材阳极氧化膜的封孔主要有热封孔和冷封孔两种。

然而，上述着色的程序，若是着色的过程中要浸染另一种颜色，而不须更改颜色的位置则必须使用一阻电油墨覆盖，并再将该金属基材浸入有另一颜色的染料溶液中进行浸染，然而该阻电油墨其阻挡效果并不如预期中好，因此当浸入有另一颜色的染料溶液中时，不须更改颜色的位置仍有可能被染上另一种颜色，故要浸染另一种颜色时，其良率将会降低至60～75％，而之后若还要再浸染另一种颜色，其良率更会降低至30％以下，故这种传统的方式，并不适用于多次浸染不同颜色的需求。

因此，若能够设计出一金属基材表面生成图案的方法及其结构，能够于金属表面生成多种颜色的图案，且生成多种颜色的图案的过程中也不会影响其良率，除此之外，更能够于阳极氧化膜表面的图案位置呈现立体感，如此本发明应为一最佳解决方案。

技术实现要素：

本发明是关于一种金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构，能够于金属表面生成多种颜色的图案，且生成多种颜色的图案的过程中也不会影响其良率。

本发明是关于一种金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构，能够于金属基材表面的阳极氧化膜上的图案位置呈现立体感

一种金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法，其方法为：

提供一金属基材，对该金属基材进行阳极氧化电镀处理，以于该金属基材表面生成有一第一阳极氧化膜，该第一阳极氧化膜表面具有多个孔洞；

再通过具有多个喷墨头的喷墨设备，依据要形成的图案，于该第一阳极氧化膜的特定位置的多个孔洞内注入一内含阴离子的灰阶色墨水，因此该灰阶色墨水能够向下渗透出该孔洞，并渗入于该金属基材中；

于静置后再进行除镀处理，以将该金属基材表面所生成的第一阳极氧化膜去除；

之后，再一次对该金属基材进行阳极氧化电镀处理，以于该金属基材表面生成有一第二阳极氧化膜，并根据灰阶色墨水的密度，呈现出氧化膜表面的粗糙度及生成高度，其中该第二阳极氧化膜会因该金属基材表面具有该内含阴离子的灰阶色墨水，而使其生成速度较快，并呈现凹凸不平立体状；以及

并再通过该喷墨设备的喷墨头，依据要形成的图案，于该第二阳极氧化膜的特定位置的多个孔洞内注入单一颜色或是两种颜色以上混合的染料墨水，而该染料墨水能够以重力沉于该孔洞内部及底端，并再渗入于该第二阳极氧化膜中；

最后，先清除该第二阳极氧化膜表面的多余染料墨水后，再进行阳极氧化封孔处理，以将该第二阳极氧化膜表面的孔洞顶端封住，用以使一种以上颜色的染料墨水能够留存于该孔洞内部。

更具体的说，所述当进行阳极氧化电镀处理时，使用的一电解液及条件选自以下群组中的其中之一：使用10～24％硫酸，电压值于12～25伏 特，电流密度于1～3.2a/m2，操作温度于12～24度，处理时间为10～60分钟；使用6～12％铬酸，电压值控制于25～40伏特，电流密度于0.15～0.30a/m2，操作温度于35度，处理时间为30分钟；使用4～8％草酸，电压值为30～60伏特，电流密度于1～3a/m2，操作温度为18～20度，处理时间为40～60分钟；以及使用8～15％磷酸，电压为10～14伏特，操作温度为18～25度，处理时间为20～30分钟。

更具体的说，所述金属基材为铝金属。

更具体的说，所述的金属基材表面生成的第一阳极氧化膜及未设置灰阶色墨水位置所生成的该第二阳极氧化膜的高度约为8～24um。

更具体的说，所述纳米等级的着色剂的径度大小约为50～100nm。

更具体的说，所述染料墨水喷墨头所注入之染料墨水为金属渗透型的油墨，由黑色醇溶性/脂溶性溶剂型染料墨水、绿色醇溶性/脂溶性溶剂型染料墨水、红色醇溶性/脂溶性溶剂型染料墨水及黄色醇溶性/脂溶性溶剂型染料墨水所组成。

更具体的说，所述于具有该内含阴离子的灰阶色墨水渗入形成的图案的金属基材表面区域，该第二阳极氧化膜的生成速度较快，而没有内含阴离子的灰阶色墨水附着的金属基材表面区域，则该第二阳极氧化膜的生成速度较慢，因此同一时间的阳极氧化电镀处理下，所生成的第二阳极氧化膜表面则会呈现凹凸不平立体状。

更具体的说，所述具有该内含阴离子的灰阶色墨水渗入形成的图案的金属基材表面区域，该第二阳极氧化膜的生成速度是没有该内含阴离子的灰阶色墨水附着的金属基材表面区域的42～200倍。

一种金属表面电镀氧化膜生成立体图案的结构，包含：一金属基材，具有第一表面及第二表面，而该第一表面上具有一内含阴离子的灰阶色墨水渗入形成的图案；以及一阳极氧化膜，分别生成于该金属基材的第 一表面上及第二表面上，该金属基材的第一表面上生成的阳极氧化膜表面会呈现高低不平立体状，而该阳极氧化膜内部具有多个已封闭的孔洞，而该已封闭的孔洞内部具有单一颜色或是两种颜色以上混合的染料墨水。

更具体的说，所述于具有该内含阴离子的灰阶色墨水渗入形成的图案的金属基材表面区域，该阳极氧化膜的生成速度较快，而没有该内含阴离子的灰阶色墨水附着的金属基材表面区域，则该阳极氧化膜的生成速度较慢，因此所生成的阳极氧化膜表面经过封孔后则会呈现高低不平立体状。

附图说明

图1为现有技术金属表面电镀氧化膜着色示意图。

图2为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的流程示意图。

图3a为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3b为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3c为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3d为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3e为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3f为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3g为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

图3h为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构的实施示意图。

附图标记说明

1阳极氧化膜

11孔洞

2染料溶液

3金属基材

31第一阳极氧化膜

311孔洞

32第二阳极氧化膜

321孔洞

33封孔阳极氧化膜

4灰阶色墨水

5染料墨水

6染料墨水

6’染料墨水

7染料墨水

7’染料墨水

8染料墨水。

具体实施方式

有关于本发明其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

请参阅图2，为本发明金属表面电镀氧化膜生成立体图案的流程示意 图，由图中可知，其步骤为：

提供一金属基材，对该金属基材进行阳极氧化电镀处理，以于该金属基材表面生成有一第一阳极氧化膜，而该第一阳极氧化膜表面具有多个孔洞201；

再通过具有多个喷墨头的喷墨设备，依据要形成的图案，于该第一阳极氧化膜的特定位置的多个孔洞内注入一内含阴离子的灰阶色墨水，由于该内含阴离子的灰阶色墨水是使用纳米等级的着色剂，因此该灰阶色墨水能够向下渗透出该孔洞，并渗入于该金属基材中202；

于静置后再进行除镀处理，以将该金属基材表面所生成的第一阳极氧化膜去除203；

之后，再一次对该金属基材进行阳极氧化电镀处理，以于该金属基材表面生成有一具有多个孔洞的第二阳极氧化膜，并根据灰阶色墨水的密度，呈现出氧化膜表面的粗糙度及生成高度，其中该第二阳极氧化膜会因该金属基材表面具有该内含阴离子的灰阶色墨水使其生成速度较快，并呈现凹凸不平立体状204；

并再通过该喷墨设备的喷墨头，依据要形成的图案，于该第二阳极氧化膜的特定位置的多个孔洞内注入单一颜色或是两种颜色以上混合的染料墨水，而该染料墨水能够以重力沉于该孔洞内部及底端，并再渗入于该第二阳极氧化膜中205；以及

最后，先清除该第二阳极氧化膜表面的多余染料墨水后，再进行阳极氧化封孔处理，以将该第二阳极氧化膜表面的孔洞顶端封住，使一种以上颜色的染料墨水能够留存于该孔洞内部206。

而于一金属基材进行阳极氧化电镀处理前，则必须进行清洗、抛光等程序，但由于这是这个领域很现有技术的常识，故没有在此额外叙述，另外本实施例中提到的金属基材为铝金属，但亦能够使用其他金属材料 替代。

而当要进行阳极氧化电镀处理时，必须于一电解槽(电解溶液通常为稀释硫酸)中，将金属基材(如铝或铝合金)工件置于阳极，施加一定电压与电流，电流通过金属基材之间(阳极)和电极(阴极)。这将导致氧离子聚集在金属基材表面并发生反应并形成一种具有多个孔洞的第一阳极氧化膜，而该第一阳极氧化膜的高度约为8～24um；

其中，当进行阳极氧化电镀处理时，使用的一电解液及条件选自以下群组中的其中之一：

使用10～24％硫酸，电压值于12～25伏特，电流密度于1～3.2a/m2，操作温度于12～24度，处理时间为10～60分钟；

使用6～12％铬酸，电压值控制于25～40伏特，电流密度于0.15～0.30a/m2，操作温度于35度，处理时间为30分钟；

使用4～8％草酸，电压值为30～60伏特，电流密度于1～3a/m2，操作温度为18～20度，处理时间为40～60分钟；

以及使用8～15％磷酸，电压为10～14伏特，操作温度为18～25度，处理时间为20～30分钟。

之后，当要进行第一次的着色时，如图3a所示，则必须通过具有一个或多个喷墨头(该喷墨头能够为电渗式、电压式、吹气式或气泡式)的喷墨设备(图中未示)，依据要形成的图案，于该金属基材3表面的第一阳极氧化膜31的特定位置的多个孔洞311内注入一内含阴离子的灰阶色墨水4，而所注入之灰阶色墨水4为金属渗透型的油墨，该金属渗透型的油墨由黑色醇溶性/脂溶性溶剂型墨水、绿色醇溶性/脂溶性溶剂型墨水、红色醇溶性/脂溶性溶剂型墨水及黄色醇溶性/脂溶性溶剂型墨水所组成，其中，该墨水以包含8种颜色为较佳实施；

另外更由于该灰阶色墨水是使用纳米等级且内含阴离子的着色剂， 而该纳米等级的着色剂的径度大小约为50～100nm，因此如图3a可知，该灰阶色墨水4落于该孔洞311内后，会因重力的影响向下沉于该孔洞311内的底部，且由于该灰阶色墨水4为金属渗透型的油墨及使用纳米等级的着色剂，如图3b，该灰阶色墨水4会逐渐渗透该第一阳极氧化膜31，并再向下渗透至该金属基材3内，而如此过程必须静置约6小时，才能够使该灰阶色墨水4渗入该金属基材3表面中；

之后，再将该金属基材3浸泡于磷酸或是铬酸或是氢氧化钠或是氢氧化铁或是氢氧化亚铁中，并进行加热到60～85℃后，如图3c所示，则能够去除该金属基材3表面的第一阳极氧化膜31，然而去除该金属基材3表面的第一阳极氧化膜31，并不会影响已渗入该金属基材3表面中的灰阶色墨水4。

之后，如图3d所示，再一次进行阳极氧化电镀处理，但由于该金属基材3的部份表面已渗入有灰阶色墨水4，而当进行阳极氧化电镀处理来生成一第二阳极氧化膜32后，其中在未设置灰阶色墨水位置所生成的该第二阳极氧化膜的高度约为8～24um，而在该内含阴离子的灰阶色墨水4渗入形成的图案的金属基材3表面区域中，该第二阳极氧化膜32是以42～200倍速度生成，因此，没有内含阴离子的灰阶色墨水4附着的金属基材表面区域，该第二阳极氧化膜32的生成速度较慢，因此如图3d所示，同一时间的阳极氧化电镀处理下，所生成的第二阳极氧化膜32表面则会呈现凹凸不平立体状；

再进一步说，具有该内含阴离子的灰阶色墨水4渗入形成的图案的金属基材表面3区域，其第二阳极氧化膜32的生成速度是没有该内含阴离子的灰阶色墨水4附着的金属基材3表面区域的42～200倍。

再来则是着色的程序，如图3d所示，通过具有多个喷墨头的喷墨设备(图中未示)，依据要形成的图案，再次于该金属基材3表面的第二 阳极氧化膜32的特定位置的多个孔洞321内注入单一颜色或是两种颜色以上混合的染料墨水5，而该染料墨水5由于是为金属渗透型的油墨，因此如图3d所示，该灰阶色墨水4落于该孔洞321内后，会因重力的影响向下沉于该孔洞321内的底部，并逐渐渗入该第二阳极氧化膜32内部；

之后，再陆续添加不同颜色的染料墨水6,7,8，如图3e所示，染料墨水6、7、8会因重力的影响会向下沉淀，故一边会使该染料墨水6、8与染料墨水5的颜色交互混合，而另一边则是该染料墨水7与染料墨水5的颜色交互混合，而颜色交互熟成后如图3f所示，该染料墨水6、8与染料墨水5则会形成染料墨水6’、染料墨水7与染料墨水5混合则会形成染料墨水7’，由图中可知，该第二阳极氧化膜32则分别被染料墨水6’、染料墨水5及染料墨水7’渗入并区隔为三区颜色；

但由于染料墨水量太多会淹出该孔洞321外，故必须清除该第二阳极氧化膜32表面的多余染料墨水，而清除后的样态如图3g所示，之后，为了使染料墨水6’、染料墨水5、染料墨水7’能够留存于该孔洞321内部，使用醇类或是洗网水去除多余染料墨水后，必须再进行一次阳极氧化封孔处理，但本次的阳极氧化封孔处理必须要添加含镍或是含铬的封孔剂(如奥野dx-500或是rhs等)及加热至90～95℃，以使该第二阳极氧化膜32表面及该染料墨水6’、染料墨水5、染料墨水7’表面能够再生成一封孔阳极氧化膜33，以将该第二阳极氧化膜32表面之孔洞321顶端封住，而封孔后的样态如图3h所示。

本发明所提供的金属表面电镀氧化膜生成立体图案的方法及其结构，与其他现有技术相互比较时，其优点如下：

本发明能够于金属表面生成多种颜色的图案，且生成多种颜色的图案的过程中也不会影响其良率，除此之外，更能够于阳极氧化膜表面的图案位置呈现立体感。

本发明已通过上述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此一技术领域具有通常知识者，在了解本发明前述的技术特征及实施例，并在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定的为准。