CN105308220A - 改善铝薄膜粘附的方法 - Google Patents

Abstract

所描述的实施例总体上涉及铝薄膜和用于改善铝薄膜在衬底表面上的粘附的预处理。方法涉及在衬底上提供三维粘附表面，这些表面促进了对随后沉积的铝薄膜的粘附。这些方法可避免使用在传统的促粘附处理中所使用的冲击性材料，如镍和铜。根据一些实施例，方法涉及在沉积铝之前在该衬底上提供一个氧化铝粘附层。根据一些实施例，方法涉及在沉积铝之前在该衬底上提供一个浸锌层。根据一些实施例，方法涉及在沉积铝之前使该衬底表面粗化。一些实施例涉及两种或更多种衬底预处理的组合。描述的方法可以用于在随后的阳极氧化处理中提供更多的灵活性。在一些实施例中，方法涉及阳极氧化该铝薄膜和该衬底的一部分。

Description

改善铝薄膜粘附的方法

领域

本披露总体上涉及铝薄膜和用于沉积铝薄膜的方法。具体是，描述了用于改善沉积的铝薄膜的粘附的多种方法。

背景

电镀是一种在工业中广泛用于在零件上提供具有所希望的物理品质的金属涂层的方法。例如，电镀涂层可以对零件的表面提供耐磨损及耐磨性、腐蚀保护及美学品质。电镀涂层也可以被用于在尺寸不足的零件上增加厚度。

铝衬底，特别地，可能是难以电镀的，因为当暴露于空气或水时铝表面迅速得到一个氧化物层，并且因此倾向于抑制电沉积的薄膜的良好粘附。另外，由于铝是更阳极的金属之一，在暴露于电镀溶液过程中，存在形成不令人满意的浸渍沉积物的倾向，这可能会导致不连续的电镀或电镀过程的失败。此外，如果电镀一个铝薄膜，电镀方法通常涉及将纯铝金属电镀到衬底上。虽然纯铝具有有序的微结构和良好的美学特性，但是它是较软的并且容易被刮擦。因此，当耐久性是电镀薄膜的所希望特征时，在工业应用中存在电镀铝的重大挑战。

概述

本文描述了涉及具有改善的粘附的铝薄膜的各种实施例。

根据一个实施例，描述了一种用于在铝衬底的表面上形成保护涂层的方法。该方法包括在该铝衬底的表面上形成一个促粘附层。该促粘附层具有多个空腔，这些空腔具有取向基本上垂直于该铝衬底的表面的侧壁。该促粘附层是与随后的阳极氧化处理化学上相容的。该方法还包括在该促粘附层上沉积一个铝层。该铝层具有多个布置在该促粘附层的相应空腔内的锚定部分。这些锚定部分与该促粘附层的侧壁啮合，抵抗施加到该铝层上的剪切力，将该铝层固定到该促粘附层上。

根据一个附加的实施例，描述了一种用于在衬底上形成铝层的方法。该方法包括在该衬底上形成一个氧化铝粘附层。该氧化铝粘附层具有多个由多个相应的孔壁限定的孔。该方法还包括在该形成过程中，通过同时允许这些孔壁生长和溶解这些孔壁控制该氧化铝粘附层的平均孔径，使得该平均孔径足够大，以允许在随后的铝层沉积工艺过程中在其中形成铝材料。该方法还包括在该氧化铝粘附层上沉积该铝层。在该沉积过程中，在至少一部分相应的孔内形成该铝层的锚定部分。这些锚定部分与这些孔壁啮合，抵抗施加到该铝层上的剪切力，将该铝层固定到该氧化铝层上。

根据另一个实施例，描述了一种用于铝衬底的复合涂层。该复合涂层包括一个布置在该铝衬底上的第一氧化铝层。该第一氧化铝层具有第一硬度。该复合涂层还包括一个设置在该第一氧化铝层上的第二氧化铝层。该第二氧化铝层比该第一氧化铝层更光学透明。该第一氧化铝层被整体地结合到该第二氧化物层上。

附图简要说明

所描述的实施例及其优点可以通过参考以下描述结合附图来最好地理解。这些图绝不以形式和细节限制由本领域技术人员在不脱离所描述的实施例的精神和范围下可能对所描述实施例做的任何改变。

图1A-1C示出了经历预处理的零件的截面图，该预处理涉及阳极氧化处理以改善沉积的铝层的粘附。

图2A和2B示出了包括使用磷酸阳极氧化处理形成的氧化铝粘附层的零件的截面扫描电子显微镜(SEM)图。

图3A-3C示出了经历预处理的零件的截面图，该预处理涉及浸锌(zincating)处理以改善沉积的铝层的粘附。

图4A-4C示出了经历预处理的零件的截面图，该预处理涉及表明粗化处理以改善沉积的铝层的粘附。

图5A-5C示出了经历铝沉积和阳极氧化处理(其中衬底的一部分被阳极氧化)零件的截面图。

图6示出一个表明高级工艺的流程图，该工艺涉及衬底预处理以改善沉积的铝层的粘附。

图7示出适用于电镀一些零件的一个电镀架组件。

详细说明

在本部分中描述了根据本申请的方法和装置的代表性应用。提供这些实施例仅是为了加入上下文并有助于理解所描述的实施例。因此，本领域技术人员将清楚的是所描述的实施例可以在没有某些或全部这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，对众所周知的方法步骤没有详细描述，以避免不必要地使所描述的实施例难以理解。其他应用也是可能的，这样以下实施例不应被视为限制性的。

本申请涉及铝薄膜以及在衬底上提供铝薄膜。如在此所使用的，术语“薄膜”和“层”可互换地使用。除非另有说明，如在此所使用的，“铝”和“铝层”可以指任何合适的含铝材料，包括纯铝，铝合金或铝混合物。如在此所使用的，“纯”或“几乎纯的”铝通常是指相比铝合金或其他铝混合物具有更高百分比的铝金属的铝。这些铝薄膜非常适合于对消费产品同时提供保护性和有吸引力的层。例如，在此所描述的方法可被用于为电子器件的外壳和壳体提供保护性和美学上吸引人的涂层。

在此所描述的是用于改善沉积的铝层在衬底上的粘附的方法。在此描述的方法可以用于改善铝层到衬底上的粘附而无需使用冲击性(strick)层。方法涉及在沉积铝层之前衬底的预处理。预处理在衬底上提供了具有间隙或空腔的三维表面，这些间隙或空腔能够作为将该铝层固定到该衬底上的锚定区域。在一些实施例中，方法涉及在沉积铝之前在衬底上提供一个薄氧化铝粘附层。在一些实施例中，方法涉及在沉积铝之前在衬底上提供一个浸锌层。在一些实施例中，方法涉及在沉积铝之前使衬底表面粗化。一些实施例涉及两种或更多种衬底预处理的组合。

这些和其他实施例将在下面参照图1-7进行讨论。然而，本领域的技术人员将容易理解，关于这些附图在此所给出的详细说明仅是为了说明的目的并且不应该被解释为是限制性的。

如上所述，可能难以在铝衬底上沉积，因为当暴露于空气或水时，铝衬底快速得到一个自然的氧化物层。该自然的氧化物层可以抑制许多金属材料(如铝)到铝衬底的表面上的粘附。用于提供更好的粘附的常规方法包括形成一个镀铜或镀镍的薄层，被称为冲击性物或冲击性层。冲击性层通常对铝衬底以及还有随后沉积的铝层具有良好的粘附。然而，使用冲击性层可能存在几个缺点。例如，一个冲击性层可以使零件在电镀过程中更容易受到电化腐蚀。具体地，如果刮擦了外部涂层，暴露了电镀的铝层(以及有可能铝衬底)紧邻的冲击性层，则不同材料的暴露可以在该零件上产生一个原电池。这可能增加随后电镀的和阳极氧化的零件上腐蚀的风险。

此外，也可能存在使用冲击性层的制造挑战。在一些制造方法中，利用阳极氧化处理将整个铝层转化为氧化铝。在阳极氧化处理过程中，该冲击性层可能在局部地区被暴露，从而产生遍及该零件的不同的电流密度分布。铝层的局部较薄区域可整个更快成为阳极氧化的，从而导致具有遍及零件的不同厚度的阳极氧化层。此外，来自冲击性层的材料可能污染阳极氧化浴并在所得氧化铝中产生缺陷。为了避免在这些过程中暴露该冲击性层，可以在该衬底与氧化铝层之间安置一个镀铝的缓冲层。然而，该缓冲层可能增加该总的铝和氧化铝叠层的厚度。

为了避免达到该冲击性层，可以将铝缓冲层留在该冲击性层与该铝层的其余部分之间。由于铝层的厚度可以是遍及零件可变化的(由于电流密度的变化)，缓冲层的厚度通常由遍及该零件最小的厚度决定。使用缓冲层的缺点之一是它可对该铝和氧化铝叠层增加不希望的额外厚度。此外，如果在阳极氧化处理过程中，氧化铝层生长得太接近或超出了该铝层的厚度，则阳极氧化溶液可能接触该冲击性层并与之反应。反应产物可能污染该阳极氧化溶液并且导致在所得氧化铝层中的缺陷。至少由于这些原因，可能有利的是在某些应用中避免使用冲击性层。然而，可能难以将铝直接电镀到衬底上，因为在电镀过程中铝通常不很好地粘附到衬底上，尤其当电镀纯的或几乎纯的铝时。此外，如果衬底也由铝制成，则铝衬底具有很强的在其表面上形成一个自然的氧化物层的亲和力，从而使之难以在其上电镀。

为了改善在衬底上的铝层的粘附，在此所述的方法涉及在铝沉积过程之前预处理该衬底。这些预处理避免了使用一个冲击性层，并且因此不包括使用冲击性层的一些缺点。这些预处理涉及在衬底上产生一个三维促粘附表面。当在该促粘附表面上沉积一个铝层时，多个铝部分可能变得沉积在该三维促粘附表面的间隙或空腔内。铝层的这些部分可以将该铝层锚定在该衬底表面上并提供该铝层与该衬底的更好粘附。促粘附层可基本上不含非铝金属试剂，例如含有铜和/或镍的试剂，并且因此与随后的阳极氧化处理是化学上相容的。在一些实施例中，产生促粘附表面涉及在衬底表面上形成一个氧化铝粘附层，参照图1A-1C和2A-2B在下面对其进行描述。在其他实施例中，产生该促粘附表面涉及在衬底表面上形成一个浸锌层，参照图3A-3C在下面对其进行描述。在其他实施例中，产生该促粘附表面涉及使衬底表明粗化，参照图4A-4C在下面对其进行描述。应当理解的是这些实施例作为适当的实例呈现并且不意在限制提供促粘附表面的可能方法的类型和范围。

在衬底上形成促粘附表面的一种方式是通过在衬底上形成具有促粘附特性的一个薄氧化铝层。图1A-1C示出了根据一些实施例经历铝沉积过程的零件100的截面图，该铝沉积过程涉及形成一个氧化铝粘附层。在图1A中，一个薄的铝衬底部分102被转化成氧化铝粘附层104。在形成氧化铝粘附层104之前，铝衬底102的顶表面可以用任何合适的修整技术进行处理。例如，铝衬底102可以被抛光以具有镜面光泽。在其他实施例中，铝衬底102被纹理化，以具有纹理的或粗化的表面。因为形成氧化铝粘附层104是一个转化过程，由此铝衬底102的一部分被消耗，氧化铝粘附层104集成到并很好粘附到铝衬底120上。氧化铝粘附层104应足够厚，以产生良好的锚定表面并且足够薄以使衬底102的表面对于随后电镀过程保持导电。在一些实施例中，氧化铝粘附层104具有小于约5微米的厚度。在一些实施例中，氧化铝粘附层104具有约3微米或更小的厚度。

可以使用阳极氧化处理来形成氧化铝粘附层104，该阳极氧化处理包括使用酸性电解液。在一些实施例中，该电解液包括磷酸、草酸或磷酸和草酸的组合。磷酸和/或草酸可以促进形成具有与标准的阳极孔的平均直径相比更大平均直径的孔105。此外，氧化铝粘附层104总体上具有比标准阳极氧化的氧化铝层更低的孔密度。据认为磷酸和/或草酸趋于在孔105生长时溶解孔105的孔壁的多个部分，从而产生较大直径的孔105和较低的孔密度。即，在磷酸和/或草酸条件中的阳极氧化允许孔壁的同时生长和溶解。在一些实施例中，孔105具有约100nm或更大的直径。在一些实施例中，该酸性电解液包括铬酸和/或硫酸。在一些实施例中，该酸性电解液包括磷酸、草酸、铬酸、和硫酸中两种或更多种的混合物。在一些实施例中，在后续镀铝过程之前，使氧化铝粘附层104暴露于一种惰性气氛，以便活化氧化铝层104并且促进与电镀的铝的更好粘附。该惰性气氛可包括将零件100暴露到非氧化性气氛(如氮气或氩气环境)中。

在图1B，将铝层106沉积在氧化铝粘附层104上。铝层106可使用任何合适的方法(包括电镀法，如电镀工艺)沉积。在一些实施例中，在形成氧化铝粘附层104后非常快地将铝层106沉积在氧化铝粘附层104上以避免氧化铝粘附层104暴露于水气或空气。在一些实施例中，将氧化铝粘附层104放置在无水分的气氛(如氮或氩气环境)中。如所示的，孔105是足够大的，使得铝层106的锚定部分107可以在孔105内形成。孔壁105是基本上垂直于衬底102的顶表面使得当剪切力109施加到铝层106上时，锚定部分107可以与孔壁105啮合并且将铝层106固定到氧化铝粘附层104上。铝层106对氧化铝粘附层104的粘附强度可以通过标准拉力测试来测量。在一些实施例中，如由拉力测试测得的铝层106对氧化铝粘附层104的粘附范围是从约70MPa和约85MPa。

在图1C中，铝层106的一部分被任选地转化为氧化铝层108。如图所示的，氧化铝层108具有孔112，这些孔与氧化铝粘附层104的孔105相比总体上直径更小。可使用任何合适的方法，包括常规的阳极氧化处理形成氧化铝层108。注意，零件100不包括冲击性层，从而消除了由阳极氧化冲击性层中的干扰物质造成的缺陷的发生。即，在阳极氧化处理过程中不存在到达引起缺陷的材料的机会。因此，铝层106可以比相应的使用冲击性层的铝层更薄，从而降低了氧化铝粘附层104、铝层106、和氧化铝层108的叠层厚度。在一些实施例中，基本上所有的铝层106被转化为一个氧化铝层。在一些实施例中，基本上所有的铝层106以及一部分铝衬底102被转化为氧化铝层。这些实施例是可以实现的，因为不存在介入的冲击性层。也就是说，氧化铝粘附层104是与阳极氧化处理相容的。

图2A和2B示出了一个实际的铝零件200的截面SEM(扫描电子显微镜)图像，示出了以上参照图1A-1C所述的特征。图2B是示出了图2A的SEM图像的一部分的近视图的插图。零件200包括铝衬底202、氧化铝粘附层204、铝层206和氧化铝层208。用含磷酸的阳极氧化溶液形成氧化铝粘附层204。如插图2B中清楚地示出的，铝层206的多个部分沉积在氧化铝粘附层204的孔内，从而将铝层206与氧化铝粘附层204机械互锁在一起。氧化铝粘附层204的孔基本上垂直于衬底202的顶表面，使得当剪切力施加到铝层206上时，铝层206的沉积的部分可与这些孔的孔壁啮合并且将铝层206固定到氧化铝粘附层204上。

在衬底上形成促粘附表面的另一种方式是通过在衬底上形成一个浸锌层。图3A-3C示出了根据一些实施例经历铝沉积过程的零件300的截面图，该铝沉积过程涉及形成一个浸锌层。在图3A中，浸锌层304被沉积到铝衬底302上。浸锌层304总体上是一个薄导电晶体层，其可通过将铝衬底302暴露于锌酸盐溶液来形成。该锌酸盐溶液包含四羟锌酸根(tetrahydroxozincating)离子(Zn(OH)₄ ^2-)，其可以去除在铝衬底302上形成的自然氧化物层。一旦形成，该浸锌层304可以防止再氧化该铝衬底302。在一些实施例中，使用一种氰化物多金属基锌酸盐溶液。浸锌层304一般是与随后的阳极氧化处理化学地可计算的。在一些实施例中，浸锌层304是非常薄的，在一些情况下小于约0.5微米厚。在一些实施例中，在后续镀铝过程之前将浸锌层304暴露于一种惰性气氛，以促进与电镀铝更好的粘附。

在图3B中，将铝层306沉积在浸锌层304上。如由插图所示，浸锌层304具有三维晶体结构，其包括由壁305包围的空腔。当铝层306沉积到浸锌层304上时，锚定部分307变得沉积到浸锌层304的空腔内。壁305可以基本上垂直于衬底302的顶表面，使得当剪切力309施加到铝层306上时，锚定部分307可以与壁305啮合并且将铝层306固定到衬底302上。在一些实施例中，如由拉力测试测得的铝层306对浸锌层304的粘附范围是从约30MPa和约65MPa。

在图3C中，铝层306的一部分被任选地转化为氧化铝层308，其具有形成于其中的阳极孔312。可使用任何合适的方法，包括常规的阳极氧化处理形成氧化铝层308。浸锌层304允许消除零件300内的冲击性层，从而消除由阳极氧化冲击性层中的干扰物质造成的缺陷的发生。因此，在一些实施例中，基本上所有的铝层306被转化为一个氧化铝层。在一些实施例中，基本上所有的铝层306以及一部分铝衬底302被转化为氧化铝层。

在衬底上形成促粘附表面的另一种方式是通过在衬底上产生纹理化或粗化的表面。图4A-4C示出了根据某些实施例经历铝沉积过程的零件400的截面图，该铝沉积过程涉及衬底表面粗化。在图4A中，铝衬底402的顶表面被纹理化为具有粗糙表面404，该粗糙表面404具有一系列峰部和谷部。可以使用任何合适的表面纹理化或粗化工艺。在一些实施例中，使用一个***工序，由此使一种***介质冲击在铝衬底402的顶表面上。在一些实施例中，使用一个激光纹理化工序，由此连续的或脉冲的激光扫过铝衬底402的顶表面，从而产生随机的或有序的坑模式。在一些实施例中，使用一个酸性蚀刻工序，由此一种酸性溶液蚀刻并产生铝衬底402的粗化顶表面。在一些实施例中，在后续镀铝过程之前使铝衬底402暴露于一种惰性气氛，以促进与电镀铝的更好粘附。

在图4B中，将铝层406沉积在铝衬底402上。如所示的，锚定部分407在粗化表面404的谷部内形成。粗化表面404的谷部的壁405基本上垂直于衬底402的顶表面，使得当剪切力1309施加到铝层406上时，锚定部分407啮合壁405，从而将铝层406固定到衬底402上。注意，相比如上参照图1A-1C所述的氧化铝粘附层104的每个孔105的宽度，粗糙表面404的每个谷部的宽度一般更大。在一些实施例中，如由拉力测试测得的铝层306对衬底402的粘附是约29MPa。

在图4C中，铝层406的一部分被任选地转化为氧化铝层408，其具有形成于其中的孔412。可使用任何合适的过程，包括常规的阳极氧化过程形成氧化铝层408。在一些实施例中，基本上所有的铝层406被转化为一个氧化铝层。粗化的表面允许消除零件400内的冲击性层，从而消除由阳极氧化冲击性层中的干扰物质造成的缺陷的发生。因此，在一些实施例中，基本上所有的铝层406被转化为一个氧化铝层。在一些实施例中，基本上所有的铝层406以及一部分铝衬底402被转化为氧化铝层。

在一些实施例中，上述预处理技术中的一种或多种可以组合使用。例如，铝衬底可以用表面粗化工艺处理，接着形成氧化铝粘附层，并且接着沉积铝层。在另一个实施例中，铝衬底用表面粗化工艺处理，接着形成一个浸锌层，并且接着沉积铝层。在一些实施例中，组合多种预处理技术可以改善铝层到衬底上的粘附。

如以上所描述的，没有冲击性层的优点之一是更多的铝层部分并且有可能衬底本身可以转化为氧化铝，而不会产生冲击性层材料缺陷。这允许在随后的阳极氧化处理过程中更多的灵活性，以及在衬底上形成氧化铝层的更多可能的变化。图5A-5C示出了经历铝沉积和阳极氧化处理(其中衬底的一部分被阳极氧化)的零件500的截面图。

在图5A中，在铝衬底502上形成促粘附表面504。促粘附表面504是任何合适的表面，其具有在随后的铝沉积工艺过程中允许形成锚定部分的三维品质。如上所述，促粘附表面504可对应于一个氧化铝粘附层的表面，浸锌层的表面，或衬底502的粗化表面。衬底502可以由任何合适的可阳极氧化的金属或金属合金制成。

在图5B中，将铝层506沉积在促粘附层上。铝层506可以具有与衬底502相同或不同的组成。在一个实施例中，铝层506和衬底502均是由基本上相同的铝合金制成的。在一些实施例中，铝层506是由基本上纯的铝制成的并且衬底502是由铝合金制成的。其中铝层506是基本上纯的铝的实施例可能在希望零件500具有光学上更亮的顶层的应用中是优选的。衬底502可以由铝合金制成，因为铝合金一般比纯铝更硬并且可以为零件500提供良好结构支持。

在图5C中，基本上所有的铝层506被转化为第一氧化物层508并且衬底502的一部分被转化为第二氧化物层510，从而形成零件500的一个复合涂层。由于第一氧化物层508和第二氧化物层510在单个阳极氧化处理过程中形成，第一氧化物层508可以与第二氧化物层510整体地结合。第一氧化物层508和第二氧化物层510通过界面514隔开。在阳极氧化处理过程中形成的孔512可以在第一氧化物层508内形成，超越界面514，并继续到第二氧化物层510内。在其中铝层506和衬底502具有不同的组成的实施例中，第一氧化物层508和第二氧化物层510可以具有不同的物理品质和/或外观。例如，从纯铝层转化所得的氧化铝层与从铝合金层转化所得的氧化铝层相比可以更加光学透明或半透明。即，从铝合金获得的氧化铝可能出现更多的黄色并且具有更大的朦胧或亚光品质。第一氧化物层508和第二氧化物层510也可以具有不同的硬度品质。在一个实施例中，第二氧化物层508比第一氧化物层510更硬。

图6示出根据所述实施例的流程图600，该流程图表明一个涉及衬底预处理以及铝沉积的高级过程。在602处，对一个衬底的表面进行预处理，形成一个促粘附表面。该衬底可以由可阳极氧化的材料(如铝或其合金)制成。这些预处理可包括提供具有间隙或空腔的三维表面。预处理的实例包括形成氧化铝粘附层、形成浸锌层、以及提供粗化衬底表面中的一个或多个。在一些实施例中，促粘附层具有小于约3微米的厚度。在604，促粘附表面任选地通过将该促粘附表面暴露于惰性气氛而活化。合适的惰性气氛可以包括暴露于氮气和/或氩气。

在606，将铝层沉积在该衬底的促粘附表面上。在一些实施例中，将铝层是用电镀法(如电镀工艺)沉积。铝层可以具有与衬底基本相同或不同的组成。在一个实施例中，该衬底由铝合金制成并且该铝层由基本上纯的铝制成。铝层可以被沉积到任何合适的厚度。在一些实施例中，铝层被沉积到范围从约1微米和约10微米的厚度。在一些实施例中，铝层被沉积到范围从约2微米和约4微米的厚度。

在608，铝层的铝层的至少一部分和衬底被任选地转化为氧化物层。在一些实施例中，使用阳极氧化处理来形成该氧化物层。在一些实施例中，铝层的仅一部分被转化为氧化铝层。不存在冲击性层使得有可能允许该阳极氧化处理转化相对较大百分比的铝层，而不用担心与冲击性层材料有关的缺陷。因此，在一些实施例中，基本上整个铝层(包括与衬底最近的部分)被转化为氧化铝。在一些实施例中，将基本上整个铝层转化为氧化铝层并且将该衬底的一部分转化为氧化物层。阳极氧化处理条件可以选择使得该氧化铝层是耐久的并且美学上有吸引力的。总体上，从一个基本上纯的铝层转化的氧化铝层可以具有比由铝合金转化的氧化铝层相对透明或半透明的视觉品质。

在生产环境中，多个零件可以在一个单一的电镀浴中电镀。这些零件可以位于一个架组件上，如在图7所示的架组件700。架组件700被配置为在电镀工艺过程中以及，在一些实施例中，在电镀工艺之前或之后的工艺过程支撑零件702a-7021。例如，架组件700可用于在形成促粘附表面的过程中，在暴露于惰性气氛的过程中，在电镀工艺过程中和/或在电镀后的阳极氧化处理过程中支撑零件702a-7021。通过这种方式，零件702a-7021可以被一起作为一个单元从处理站到处理站转移而不用从架组件700中移出零件702a-7021。

架组件700可在电镀工艺过程中放置在一个电镀浴内，其中底部711定向为朝向电镀槽的底部并且顶部713定向为朝向电镀槽的顶部。架组件700包括架框704，排流条(drainagebar)706和切口输出(cutout)710。零件702a-7021可被定位在切口输出710内，使得零件702a-7021各自是与架框704的边缘分隔开距离712。此外，零件702a-7021的外表面和架框704的外表面是沿同一平面。距离712应该足够小，使得在电镀工艺过程中，零件702a-7021和架框704近似一个单一平面。零件702a-7021邻近架框704以及零件702a-7021沿与架框704相同平面的定位可促进均匀的电流密度以及沿零件702a-7021的边缘、拐角和平面的电镀。在一些实施例中，排流条706被加入到架组件700中。排流条706与架框704相连接并由其沿着与零件702a-7021和架框704不同的平面向外延伸。排流条706可以相对于架框704以一个角度定位以促进在电镀工艺过程中的化学品的良好的排出。排流条706可以包括连接器部分708，该连接器部分与零件702a-7021连接并且将其固定到排流条706上。在一些实施例中，连接器部分708使用紧固件(如螺钉)固定到零件702a-7021上。应当指出的是架组件700示出了具体的实施例并且架框704、排流条706和零件702a-7021的形状和安排可以在其他实施例中变化。

应当指出的是，在处理铝合金衬底用于用高纯度铝涂覆的过程中，该架材料应与可使用的不同处理步骤是化学上相容的。在一些实施例中，粘附改善处理(例如，磷酸阳极氧化)要求所呈现的用于处理的基本上所有表面均匀地逐渐形成粘着力强的介电的氧化物层以便过程顺利进行。随后的处理步骤(惰性气氛活化)也可受益于具有仅暴露的铝表面。裸钛能成功地用于粘附，但可能会导致美学缺陷。使用铝涂覆的钛架避免了这些缺陷。

完全由铝合金制成的架可以成功地用于该粘附改善步骤，惰性活化步骤，以及还有高纯度的铝涂覆过程后的任何美学修整阳极氧化，而不改变该架。在一些实施例中，钛架也可以用于所有这些处理步骤，如果它是首先涂覆有铝的话。钛架的效用是它基本上不会通过通常的后处理清洗和恢复处理而劣化。完全由铝制成的架可能被消耗并通过一定数目的完整处理周期破坏。

为了解释的目的，前面的描述使用特定术语来提供所描述的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将清楚的是不要求这些具体细节以便实施所述实施例。因此，为了说明和描述的目的呈现前面的具体实施例的描述。它们并非旨在是详尽的或将所描述的实施例限制为所披露的确切形式。本领域普通技术人员将清楚的是鉴于上述传授内容许多修改和变化是有可能的。

Claims (30)

1.一种在铝衬底的表面上形成保护涂层的方法，该方法包括：

在该铝衬底的表面上形成促粘附层，该促粘附层具有多个空腔，这些空腔具有基本上垂直于该铝衬底的该表面取向的侧壁，其中该促粘附层是与随后的阳极氧化处理化学上相容的；并且

在该促粘附层上沉积铝层，该铝层具有布置在该促粘附层的相应空腔内的多个锚定部分，其中这些锚定部分与该促粘附层的侧壁啮合，抵抗施加到该铝层上的剪切力，从而将该铝层固定到该促粘附层上。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用阳极氧化处理将该铝层的至少一部分转化为氧化铝层。

3.如权利要求2所述的方法，其中基本上该整个铝层被转化为该氧化铝层。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：

在该阳极氧化过程中，超越该促粘附层与该铝衬底之间的界限，将该铝衬底的一部分转化为第二氧化铝层。

5.如权利要求1所述的方法，其中该铝衬底构成用于电子器件的外壳的至少一部分。

6.如权利要求1所述的方法，其中该促粘附层基本上不含铜或镍。

7.如权利要求1所述的方法，其中该氧化铝粘附层具有约3微米或更小的厚度。

8.如权利要求1所述的方法，其中形成该促粘附层包括：

在该铝衬底的表面上形成氧化铝粘附层，该氧化铝粘附层具有多个由多个对应的孔壁限定的孔，其中该多个孔具有的平均孔径足够大，以允许在该随后的铝层沉积工艺过程中在其中形成该铝层的锚定部分。

9.如权利要求8所述的方法，其中该氧化铝粘附层具有约3微米或更小的厚度。

10.如权利要求1所述的方法，其中形成该促粘附层包括：

在该铝衬底上形成锌酸盐层，该锌酸盐层具有带有该多个空腔的晶体结构。

11.如权利要求10所述的方法，其中该锌酸盐层具有小于约0.5微米的厚度。

12.如权利要求1-11中之一项所述的方法，进一步包括：

在形成该促粘附层之前，使该铝衬底的表面粗化。

13.如权利要求12所述的方法，其中该铝衬底由铝合金构成。

14.如权利要求1-11中之一项所述的方法，其中该铝衬底由铝合金构成。

15.一种在衬底上形成铝层的方法，该方法包括：

在该衬底上形成氧化铝粘附层，该氧化铝粘附层具有多个由多个相应的孔壁限定的孔；

在该形成过程中，通过同时允许这些孔壁生长和溶解这些孔壁控制该氧化铝粘附层的平均孔径，使得该平均孔径足够大，以允许在随后的铝层沉积工艺过程中在其中形成铝材料；和

在该氧化铝粘附层上沉积该铝层，其中在该沉积过程中，在至少一部分相应的孔内形成该铝层的锚定部分，其中这些锚定部分与这些孔壁啮合，抵抗施加到该铝层上的剪切力并且将该铝层固定到该氧化铝层上。

16.如权利要求15所述的方法，其中该衬底由一种可阳极氧化的材料构成，该方法进一步包括：

将基本上该整个铝层转化为一个氧化铝层并且将该衬底的一部分转化为氧化物层。

17.如权利要求15所述的方法，其中该衬底由铝合金构成。

18.如权利要求16所述的方法，其中该衬底由铝合金构成。

19.如权利要求15所述的方法，其中该铝层由基本上纯的铝构成。

20.如权利要求15所述的方法，其中该铝衬底构成用于电子器件的外壳的至少一部分。

21.如权利要求16所述的方法，其中该铝衬底构成用于电子器件的外壳的至少一部分。

22.如权利要求15所述的方法，其中形成该氧化铝粘附层包括：

使用包括以下项中至少一种的阳极氧化溶液使该衬底阳极氧化：磷酸、草酸、铬酸、和硫酸。

23.如权利要求15所述的方法，其中沉积该铝层包括：将该铝层电镀到该氧化铝粘附层上。

24.如权利要求16所述的方法，其中沉积该铝层包括：将该铝层电镀到该氧化铝粘附层上。

25.如权利要求15-24中之一项所述的方法，其中该氧化铝粘附层具有小于约3微米的厚度。

26.一种用于铝衬底的复合涂层，该复合涂层包括：

布置在该铝衬底上的第一氧化铝层，该第一氧化铝层具有第一光学透明度；以及

布置在该第一氧化铝层上的第二氧化铝层，该第二氧化铝层具有比该第一光学透明度更大的第二光学透明度，其中该第一氧化铝层被整体地结合到该第二氧化铝层上。

27.如权利要求26所述的复合涂层，其中界面将该第一与第二氧化铝层隔开。

28.如权利要求26所述的复合涂层，其中该铝衬底构成用于电子器件的外壳的至少一部分。

29.如权利要求26所述的复合涂层，其中该第一氧化铝层和该第二氧化铝层各自具有多个孔。

30.如权利要求26-29中之一项所述的复合涂层，其中该第一氧化铝层比该第二氧化铝层更硬。

第二硬度，其中该第一硬度大于该第二硬度。