合金基底的涂覆的制作方法

金属合金通常用于从医疗装置到商业和工业材料的不同应用。金属合金表现出使其适合于这样的应用的各种各样的特性。金属合金所表现出的特性的类型由金属合金的成分决定。

金属合金的特性可以在金属合金的制造期间定制，这取决于该合金的组成和用于制造这样的金属合金的工艺。

附图简述

参照附图提供了详细的描述。在附图中，附图标记的最左边的数字标识其中首次出现该附图标记的附图。贯穿附图使用相同的数字来引用相似的特征和组件。

图1图示说明了根据本发明主题的一个实施方式的金属合金锭的截面图，其中涂覆层沉积在所述金属合金锭的表面上。

图2图示说明了根据本发明主题的一个实施方式的处理合金基底以沉积涂覆层的不同步骤；

图3图示说明了根据本发明主题的一个实施方式的将涂覆层沉积在合金基底上的示例性方法；和

图4图示说明了根据本发明主题的一个实施方式的涂覆合金基底以作为电子设备的外壳的示例性方法。

详细说明

通常，将诸如铝和镁的金属的合金阳极化以在金属合金上形成耐腐蚀的氧化物层。阳极化还为金属合金的表面提供粘合性，以与外涂层(例如彩色涂料或金属涂层)粘合。这样的具有外涂层的经阳极化的金属合金可用于各种应用，用于诸如移动电话和便携式电脑的设备的外壳和后盖中。

经阳极化的金属合金通常具有不平整性，例如突起、隆起和其他缺陷，例如表面上的凹槽、裂缝、孔隙和空腔。具有这样的不平整性的表面是不均匀且不平坦的，并且通常抵抗其他材料的涂覆。因此，施加在这样的表面上的外涂层具有不均匀且不平坦的沉积，具有降低的粘合性和耐久性。这样的外涂层可能使经阳极化的金属合金的外观降级，并且还可能影响经阳极化的金属合金在不同最终应用中的使用。

根据本发明主题的一个实施方式，描述了在金属合金的表面上提供均匀且耐久的外涂层的技术。该技术在表面的不平整处提供均匀的覆盖，以使表面光滑且稳定地与外涂层粘合。

在本发明主题的一个示例性实施方式中，可以根据合金基底的应用来选择合金基底。可以基于合金基底的特性来选择合金基底。例如，出于制造电子设备的外壳和盖子的目的，可以选择轻质和耐久的合金基底。在一个实例中，合金基底是金属合金，其通过在模头或模具中将熔融的金属合金浇铸或模制、然后冷却并固化熔融的金属合金而获得。合金基底的表面与环境中的气体和水分具有反应性。

在本发明主题的一个示例性实施方式中，可以对合金基底实施阳极化的电化学处理，以在表面上形成金属氧化物层并获得经阳极化的合金基底。金属氧化物层覆盖表面并防止经阳极化的合金基底被腐蚀并与环境中的气体和水分反应。如上所述，经阳极化的合金基底可包含不平整性，例如表面上的隆起、凹槽、孔隙和空腔。

在一个示例性实施方式中，将涂覆层施加在经阳极化的合金基底的表面上。所述涂覆层可以是透明或半透明的树脂层，以为经阳极化的合金基底提供光滑且均匀的表面。在一个实例中，所述涂覆层在孔隙、空腔和隆起上提供均匀的覆盖，从而使表面均匀和光滑。所述涂覆层还增强表面与外涂层的粘合性。因此，沉积在表面上的外涂层表现出增强的耐久性和与表面的粘合性。

在施加涂覆层之后，将外涂层沉积在经阳极化的合金基底的表面上。所述外涂层可以是具有设计或图案的涂料涂层或金属涂层，例如以在经阳极化的合金基底上提供标志的外观。在一个实例中，通过在外涂层的沉积期间使用掩模来获得设计或图案。掩模具有表面图案并且在沉积期间放置在经阳极化的合金基底上。掩模的表面图案使得表面的一些部分暴露并覆盖表面的其余部分，从而使得外涂层沉积在表面的暴露部分上。因此，沉积在表面上的外涂层具有基于掩模的表面图案的图案。在一个实例中，可以通过气相沉积技术例如物理气相沉积(pvd)来沉积外涂层。

因此，所描述的沉积涂覆层的技术提供了使经阳极化的合金基底的表面光滑并且均匀以促进外涂层的均匀沉积的有效技术。此外，沉积在表面上的外涂层表现出增强的粘合性和耐久性。所述技术提供了消除不平整性并使表面光滑和均匀的时间和资源有效的机制。

参照图1至图4进一步描述了上述技术。应当注意，说明书和附图仅仅是说明本发明主题的原理以及本文描述的实施例，并且不应被解释为对本发明主题的限制。因此，应当理解，可以构想到各种各样的布置(尽管未在本文中明确描述或示出)来说明本发明主题的原理。此外，本文列举本发明主题的原理、方面和实施例的所有陈述以及其具体实施例旨在涵盖其等同物。

图1图示说明了根据本发明主题的一个实施方式的具有外涂层沉积的金属合金锭100的截面图。金属合金锭100具有均匀的表面，该表面粘合到外涂层并为外涂层提供耐久性。根据参照后续的附图所描述的技术，通过对合金基底102实施阳极化并施加涂覆层来获得均匀的表面。

参照图1，合金基底102由金属合金构成，例如铝合金或镁合金。合金基底102可以通过制造合金的技术来制造，例如模制或使用模头将金属合金压铸，其中将熔融的金属合金倾倒在所述模头中，然后使其冷却以获得模头的形状。

金属合金锭100具有沉积在合金基底102上的金属氧化物层104。金属氧化物层104的厚度可以在5-15微米(μm)的范围内。在一个实例中，金属氧化物层104通过将合金基底102的表面阳极化而获得。金属氧化物层104为合金基底102的表面提供耐久性并使该表面与外部环境隔离，从而减少表面的反应性和腐蚀。在一个实例中，具有金属氧化物层104的金属合金锭100的表面具有不平整性诸如隆起、凹槽、裂缝和孔隙。不平整性使表面不平坦且不均匀，并降低沉积在表面上的外涂层的粘合性和耐久性。

在一个示例性实施方式中，金属合金锭100包括涂覆层106。在一个实例中，涂覆层106由环氧树脂、丙烯酸系材料、聚氨酯、聚碳酸酯和聚酯材料中的一种构成。在另一个实例中，涂覆层106的厚度在约5-25μm的范围内。涂覆层106通过覆盖表面的孔隙、空腔、裂缝和隆起为金属合金锭100提供均匀和光滑的表面。此外，涂覆层106促进了表面与外涂层的粘合。

金属合金锭100包括沉积在涂覆层106上的外涂层108。外涂层108可以是涂料涂层以为表面提供颜色和纹理或是金属涂层以为表面提供有光泽的外观。在一个实例中，外涂层108可以包含图案或设计，以在合金基底102上提供标志的外观。可以通过在外涂层108的沉积期间使用掩模(附图中未示出)来获得外涂层108的图案。具有包含这样的图案的外涂层的金属合金锭100可用于电子设备的应用中，例如便携式电脑、笔记本电脑和智能手机的后盖和外壳。

已经结合图2的描述解释了处理合金基底102以在表面上施加涂覆层106和沉积外涂层108的不同步骤的细节。

图2图示说明了根据本发明主题的一个示例性实施方式的通过不同单元实施的处理金属合金以将涂覆层沉积在金属合金上的不同步骤200。为了便于说明，已经参照合金基底202描述了该方法的各步骤。在本说明书的上下文中，单元可以是用于在一个步骤中执行操作的设备、机器或设备或机器的组合。在不同的步骤中，不同的单元与合金基底202相互作用以处理合金基底202或在合金基底202的表面上增加不同的层以形成金属合金锭，例如上述金属合金锭100。

在一个示例性实施方式中，获得合金基底202以供沉积外涂层。最初通过清洁单元204清洁合金基底202，以从合金基底202的表面除去灰尘颗粒和杂质。在一个实例中，清洁单元204可以具有装有清洁溶液，例如氢氧化钠(naoh)溶液的容器。可以将合金基底202浸入装有清洁溶液的容器中，然后用酸(例如盐酸(hcl)或硝酸)进行洗涤。在一个实例中，清洁单元204使用酸诸如盐酸、硝酸、磷酸和硫酸对合金基底202进行化学抛光。在进行化学抛光之后，清洁单元204可以采用盐酸和硝酸中的一种来洗涤合金基底202。

在清洁表面之后，通过阳极化单元206对合金基底102实施阳极化的电化学过程。在一个实例中，阳极化单元206可以是具有用于在合金基底202上执行电化学反应的电解质的电化学电池。在该电化学过程中，合金基底202可以用作阳极，并且电流可以通过电解质以从电解质释放氧。氧与阳极或合金基底202反应以在合金基底202上形成金属氧化物层208。在一个实例中，阳极化单元206可以在约10-60伏(v)的电压范围和约15-25摄氏度(℃)的温度范围下执行阳极化。在另一个实例中，阳极化单元206可以将合金基底202阳极化约30-50分钟。

实施阳极化以使表面耐久且耐腐蚀。在阳极化之后，获得包括合金基底202和金属氧化物层208的经阳极化的合金基底210。经阳极化的合金基底210的表面可具有各种不平整性，例如隆起、凹槽、裂缝和孔隙。这样的不平整性使得表面不均匀且抵抗外涂层的涂覆。可以理解，基于氧与合金基底的非均匀反应和在阳极化的电化学过程期间不均匀地形成金属氧化物，经阳极化的合金基底210可能在表面上具有不平整性。

然后通过涂覆单元214用涂覆层212涂覆经阳极化的合金基底210。例如，涂覆单元214可包括一个或多个喷涂设备，以将涂覆材料喷涂在经阳极化的合金基底210上。涂覆材料可以是环氧树脂材料，丙烯酸系材料、聚氨酯材料、聚碳酸酯材料和聚酯材料中的一种。在一个实例中，涂覆单元214可以采用紫外(uv)涂覆层涂覆经阳极化的合金基底210的表面。涂覆单元214可包括加热设备，例如炉和uv暴露单元。为了采用uv涂覆层进行涂覆，涂覆单元214可以在约50-60℃的温度下将经阳极化的合金基底210烘烤约10-15分钟，然后将表面暴露于uv照射。在一个实例中，uv暴露可以以约700-1,200毫焦耳/平方厘米(mj/cm²)执行。

沉积在表面上的uv涂覆层可以是透明和半透明涂层中的一种，以为表面提供光滑性和均匀性。在一个实例中，uv涂覆层由树脂组成，例如聚氨酯、聚碳酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚酯、含氟聚合物和至少两种成分的混合物。

涂覆单元214将涂覆层212施加在表面上，从而使得孔隙和空腔被覆盖并且表面变得均匀和光滑。在一个实例中，涂覆材料可以填充在孔隙、裂缝和凹槽中以使表面平整并使表面均匀和光滑。这样的光滑表面有利于容易地沉积外涂层并增强表面与外涂层和涂料底漆的粘合性。

在一个实例中，涂覆层212可以密封经阳极化的合金基底210的表面，以提供与有色的外涂层(例如染料)的增强的粘合性，并防止有色的外涂层从表面褪色。在通过涂覆单元214施加涂覆层之后，获得具有涂覆层212作为最顶层的经阳极化的合金基底210。

在施加涂覆层212之后，对经阳极化的合金基底210进行固化，这通过固化单元216实施。固化单元216可以是用于在高温下烘烤经阳极化的合金基底210的加热炉。例如，可以在约60-120℃的温度下将经阳极化的合金基底210加热约20-40分钟。经阳极化的合金基底210的烘烤实现了涂覆层124在表面上均匀沉降，并增强表面与外涂层的粘合性。

在一个示例性实施方式中，然后可以通过沉积单元218将外涂层220沉积在经阳极化的合金基底210上。沉积单元218可以是用于在经阳极化的合金基底210的表面上执行物理气相沉积(pvd)的气相沉积单元。在pvd中，物理过程(例如加热或溅射)用于产生外涂层的气态形式或蒸气，并且将蒸气沉积在经阳极化的合金基底210上。当冷却时，沉积的蒸气可以冷凝并在经阳极化的合金基底210的表面上形成外涂层。在一个实例中，沉积单元218可以在约0.1-10毫托(mtorr)的真空条件下沉积外涂层220并进行1-3分钟的等离子体清洁。在等离子体清洁期间，通过使用等离子体从表面去除杂质和污染物，所述等离子体通过使用高频电压来电离气体(例如氩气和氧气)产生。此后，沉积单元218可以在120-150℃的温度下将外涂层220沉积约5-15分钟。

在一个实例中，外涂层220可以由钛、铬、镍、锌、锆、锰、铜、铝、锡、钼、钨、钽，钨、铪、金、钒、银、铂和石墨中的一种材料构成。沉积单元218可以采用不同的pvd技术，例如离子束溅射、反应溅射、离子辅助沉积、高靶利用率溅射、高功率脉冲磁控溅射、气流溅射中的一种来沉积外涂层220。

在一个示例性实施方式中，在外涂层220的沉积期间，将掩模222放置在经阳极化的合金基底210的表面上。掩模222具有允许表面的一些部分暴露用于沉积并覆盖表面的其余部分以防止外涂层沉积在这样的被覆盖的部分上的表面图案。因此，沉积在表面上的外涂层220具有基于掩模222的表面图案的图案。具有表面图案的掩模222可以基于待沉积在经阳极化的合金基底210上的外涂层的图案来选择。外涂层的图案可取决于应用的类型，例如在电子设备的外壳和后盖上使用的标志的类型和设计。在一个实例中，在沉积外涂层220之后，可以在约150-180℃的温度下对经阳极化的合金基底210进行固化。

在通过涂覆单元218沉积外涂层220之后，获得包括具有外涂层220作为最顶层的基底合金202的金属合金锭224。因此，所述技术提供了一种方法，其包括将表面阳极化和沉积涂覆层以降低合金基底202的孔隙率和反应性，并使表面光滑和稳定地与外涂层粘合。

图3和图4图示说明了用于处理金属合金以沉积涂覆层的方法300和方法400。描述方法300和方法400的顺序不意图被解释为一种限制，并且可以以任何顺序组合任何数量的所描述的方法框来实施方法300和方法400，或替代方法。

图3图示说明了根据本发明主题的一个示例性实施方式处理金属合金的合金基底以沉积涂覆层的方法300。合金基底通常被阳极化以使表面耐久且耐腐蚀。然而，经阳极化的合金基底的表面通常具有不平整性，例如隆起、凹槽、裂缝和孔隙，这使得表面不均匀且抵抗不同材料的涂覆。为了消除不平整性并使表面稳定地与外涂层粘合，对合金基底实施如本文所述的各种处理步骤。

在方框302处，执行合金基底的阳极化以在合金基底的表面上形成金属氧化物层并获得经阳极化的合金基底。合金基底是金属合金，经阳极化的合金基底具有不平整的表面。金属氧化物层为表面提供耐久性并降低合金基底的反应性。在一个示例性实施方式中，通过阳极化单元206在合金基底202上执行阳极化以形成金属氧化物层208。

此后，在方框304处，将涂覆层施加到经阳极化的合金基底的表面上。涂覆层通过在不平整处提供均匀的覆盖使表面光滑且均匀。此后，在方框306处，通过使用掩模将外涂层沉积在经阳极化的合金基底的表面上。在沉积期间将掩模放置在表面上并且掩模具有使表面的一些部分暴露用于沉积的表面图案。因此，沉积在表面上的外涂层具有与掩模的表面图案一致的图案。

在一个示例性实施方式中，掩模222用于沉积外涂层220。具有外涂层220的合金基底202是金属合金锭，例如上述金属合金锭100和金属合金锭224。通过所述方法获得的金属合金锭可用于其中需要包括对外涂层具有高粘合性的均匀且平坦的表面的经阳极化的合金基底的各种目的。

图4图示说明了根据本发明主题的一个示例性实施方式涂覆用于电子设备的外壳中的合金基底的方法400。例如，可以涂覆合金基底以用于制造电子设备(例如便携式电脑和智能电话)的后盖和外壳。

在方框402处，执行合金基底的阳极化以获得经阳极化的合金基底。经阳极化的合金基底在表面上包含金属氧化物层。合金基底是金属合金，经阳极化的合金基底的表面具有不平整性。可以理解，基于氧与合金基底的非均匀反应和在阳极化的电化学过程期间不均匀地形成金属氧化物，经阳极化的合金基底可能在表面上具有不平整性。在方框404处，将涂覆层沉积在经阳极化的合金基底上以通过覆盖表面的不平整处使表面光滑且均匀。在一个实例中，涂覆层可以是透明或半透明的树脂层，其为表面提供光滑的纹理并增强表面与外涂层的粘合性。

此后，在方框406处，对经阳极化的合金基底实施固化，以提供与施加在表面上的外涂层的粘合性。在固化期间，在加热炉中烘烤合金基底，以使涂覆层沉积在合金基底的表面上。在一个示例性实施方式中，通过固化单元216固化经阳极化的合金基底210。在方框408处，将外涂层施加在合金基底的表面上。在一个实例中，可以使用气相沉积技术(例如pvd技术)沉积外涂层。

因此，所描述的技术有效地提供了光滑且均匀的表面，这促进了外涂层的均匀沉积，由此增强外涂层的粘合性和耐久性。

尽管已经用结构特征和/或方法专用的语言描述了本发明主题的实施方式，但是应该理解，本发明主题不必限于所描述的具体特征或方法。而是，在本发明主题的若干种实施方式的背景下公开和解释了具体的特征和方法。