CN107740154A - 铝合金外壳及其加工方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金外壳及其加工方法和电子设备，该铝合金外壳加工方法包括：对铝合金材料进行外形和内腔结构加工以获得外壳工件；将保护膜贴于所述外壳工件的非高光加工区域；加工所述外壳工件的高光加工区域以获得高光边；除去所述保护膜后，对所述非高光加工区域和所述高光加工区域同时进行正常的一次阳极氧化加工。本发明的技术中，高光边与非高光区域的氧化膜具有相同氧化膜厚度、颜色和膜层性质，且没有普通高光同色阳极氧化时存在的白线缺陷，外观整体性非常好。

Description

铝合金外壳及其加工方法和电子设备

技术领域

本发明涉及一种金属加工技术，具体而言，涉及一种铝合金外壳及其加工方法和电子设备。

背景技术

现代的日常生活已经越来越离不开电子设备，例如平板电脑、智能手机、电子书、便携式笔记本等。随着人们对电子产品的外观要求越来越高，对于电子产品外壳的材料、加工工艺也提出了更高的要求。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。由于铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，所以也被用于手机等电子产品的外壳。

高光边装饰在手机外壳上的运用得到了快速的发展。目前手机外壳的高光边在非高光区域阳极氧化后需要通过例如数控机床(CNC)工艺加工，然后经过二次阳极氧化来实现高光效果，高光区域和非高光区域存在白线。

当高光边与非高光区域为不同颜色时，白线的存在不太明显，上述的加工方案在成本、良率方面是目前最可行的方案。但是，当高光边与非高光区域为同色时，白线的存在显得尤为突出。

此外，现有高光边同色阳极氧化工艺外观整体性差：高光边阳极氧化膜(即二次阳极氧化膜)明显比第一次阳极氧化膜薄，故其着色性能要差于第一次的氧化膜，因此两者间会存在明显的颜色差异，在同色时，这种色差影响尤其明显。

通过例如CNC加工高光时，一次阳极氧化膜侧壁漏出来，侧壁大部分为白色。此时，二次阳极氧化时氧化膜只能从基材的高光面往基材内部生长氧化膜，也无法在一次阳极氧化膜侧壁生成新的氧化膜。而且，在二次阳极氧化加工的染色中，由于一次阳极氧化膜已经封孔，无法吸附染料，因此高光与非高光的交接区域存在明显的白线。

例如，图1示出了一种现有的铝合金外壳的结构示意图。在现有工艺中，先在铝合金基材100上进行一次阳极氧化加工，形成一次阳极氧化膜，一次阳极氧化膜包括第一未染色层110和第一染色层120，其中，在一次阳极氧化加工的染色步骤中对一次阳极氧化膜进行了染色，从而染料浸入一次阳极氧化膜的孔隙形成第一染色层120。然后，通过例如CNC加工后，一次阳极氧化膜侧壁漏出来，侧壁大部分为白色。

此时，二次阳极氧化时氧化膜只能从基材的高光面往基材内部生长氧化膜，也无法在一次阳极氧化膜侧壁生成新的氧化膜。而且，在二次阳极氧化加工的染色中，由于一次阳极氧化膜已经封孔，无法吸附染料，因此高光与非高光的交接区域存在明显的白线150。

而且由于二次阳极氧化一般要降低电压、缩短氧化时间并适当提高温度，所以二次阳极氧化膜(包括第二未染色层130和第二染色层140)明显比一次阳极氧化膜薄(包括第一未染色层110和第一染色层120)。第一染色层120和第二染色层140也存在比较明显的色差。

此外，现有高光边同色氧化方案需通过两次阳极来获得，生产工时长，成本较高。

而且，现有高光边为二次阳极氧化获得，为了保证一次阳极氧化膜在二次阳极氧化时不受氧化槽液破坏，二次阳极氧化一般要降低电压、缩短氧化时间、并适当提高温度，故高光边的膜厚远低于一次阳极氧化膜的膜厚、且硬度也较低，因此其可靠性测试性能要差于一次阳极氧化膜。

由此可见，现有高光边同色阳极氧化工艺本身的不足是非常明显的，尤其是其外观整体性特别差，越来越不能满足消费者对于手机外观的要求。

发明内容

为了解决现有高光边同色阳极氧化工艺外观整体性差的问题，同时降低生产成本，提高产品的可靠性，本发明提供了一种高光边与非高光区域的氧化膜具有相同的氧化膜厚度、颜色和膜层性质的铝合金外壳及其加工方法以及包括该铝合金外壳的电子设备。

本发明的一个方面涉及一种铝合金外壳加工方法，包括：

对铝合金材料进行外形和内腔结构加工以获得外壳工件；

将保护膜贴于所述外壳工件的非高光加工区域；

加工所述外壳工件的高光加工区域以获得高光边；

除去所述保护膜后，对所述非高光加工区域和所述高光加工区域同时进行正常的一次阳极氧化加工。

在上述的铝合金外壳加工方法中，在将保护膜贴于所述外壳工件的非高光加工区域时，露出用于数控机床加工的探点区域；并且通过数控机床加工所述外壳工件的高光加工区域。

在上述的铝合金外壳加工方法中，所述外形和内腔结构加工包括数控机床加工、表面打磨和表面喷砂。

在上述的铝合金外壳加工方法中，所述正常的一次阳极氧化加工包括脱脂、碱洗、除灰、化抛、除灰、阳极氧化、表调、染色、封孔和烘干。

在上述的铝合金外壳加工方法中，所述保护膜选自PE保护膜、PET保护膜和PVC保护膜。

在上述的铝合金外壳加工方法中，所述PET保护膜为硅胶PET膜。

本发明的另一方面涉及一种铝合金外壳，所述铝合金外壳通过上述的铝合金外壳加工方法制造。

可选地，所述铝合金外壳是手机外壳。

本发明的又一方面涉及一种电子设备，所述电子设备包括上述的铝合金外壳。

可选地，所述电子设备是手机。

本发明的高光边与非高光区域的氧化膜是同时进行阳极氧化获得的，故其具有相同氧化膜厚度、颜色和膜层性质，且没有普通高光同色阳极氧化所具有的白线，故高光边与非高光区域的外观整体性非常好。

而且，本发明无需对高光边单独进行阳极氧化加工，故能明显降低成本。

此外，本发明高光边的氧化膜为一次阳极氧化膜，其可靠性测试性能高于普通方法获得的，故能提高产品整体的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了一种现有的铝合金外壳的结构示意图。

图2示出了本发明的一个实施例的铝合金外壳加工方法方案的流程示意图。

图3示出了本发明的一个实施例的铝合金外壳的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有高光边同色阳极氧化工艺外观整体性差的问题，同时降低生产成本，提高产品的可靠性，本发明提供了一种新的铝合金外壳及其加工方法和具有该铝合金外壳的电子设备。

实施例1

图2示出了实施例1的铝合金外壳加工方法方案的流程示意图。

实施例1的铝合金外壳加工方法包括：

步骤S100，对铝合金材料进行外形和内腔结构加工以获得外壳工件。将铝合金材料进行外形和相关内腔结构加工，可依次经过例如CNC加工、表面打磨、表面喷砂加工后，非高光区域完成了一次阳极氧化前应该完成的加工。

喷砂处理是利用高速砂流的冲击作用清理基体表面的过程。采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(例如氧化铝、金刚石、金刚砂、石英砂等)高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度，并且去掉材料的纹路如摩擦纹，使得铝合金变得平整。

步骤S200，将保护膜贴于所述外壳工件的非高光加工区域。将外壳工件放置于固定治具上(起到定位作用)，然后对外壳工件进行贴膜保护，用于保护非高光加工区域，因此，保护膜需漏出高光边加工区域。在后续用CNC加工外壳工件的高光加工区域时，还需要露出CNC探点区域，即CNC加工高光边时定位用的区域。

上述的保护膜可以使用常用的保护膜，例如，PE保护膜、PET保护膜和PVC保护膜，只要在除去保护膜时胶水不会残留在产品表面即可，因此，上述保护膜可以使用低粘度保护膜。优选使用硅胶PET膜，硅胶PET膜是以塑料薄膜或铝塑复合材料等为基材，单面涂以低粘性压敏胶粘剂，制成卷材后经分切制成。硅胶PET膜透光度高，材料平坦润滑，耐温，环保，而且低粘着易撕取，不残胶。

步骤S300，加工所述外壳工件的高光加工区域以获得高光边。例如，将外壳工件放置于CNC机台的固定治具上，然后用CNC加工出高光边。

步骤S400，除去所述保护膜后，对所述非高光加工区域和所述高光加工区域同时进行正常的一次阳极氧化加工。

撕去外壳工件上的保护膜，然后将外壳工件固定在阳极氧化挂具上，进行正常的一次阳极氧化加工，这样高光边和非高光区域就能同时完成同色阳极氧化。

正常的一次阳极氧化加工可包括脱脂、碱洗、除灰、化抛、除灰、阳极氧化、表调、染色、封孔、烘干等工序，当然，本领域技术人员可以根据需要增加或减少相应的工序。

脱脂的目的是清除表面的油脂和灰尘等污染物，使碱洗比较均匀，以提高阳极氧化膜的质量，铝材脱脂可以分为三种类型，即酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂，碱性脱脂是传统工艺。

碱洗通常也称为碱蚀洗或碱浸蚀，通过该工艺处理可以去除表面的脏物，也可以彻底去除铝表面的自然氧化膜，消除铝表面轻微缺陷，较长时间碱洗，可以获得没有强烈反光的均匀柔和的漫反射表面，即砂面。铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜，需在涂装前彻底清除。

碱洗可以使用例如氢氧化钠、硝酸钠、碳酸钠和/或磷酸三钠，优选使用氢氧化钠溶液。

除灰也称为剥黑膜或中和。铝材经过碱洗化抛后，表面往往会附着一层灰褐色或灰黑色的挂灰，挂灰的具体成分因铝合金材质不同而异，主要由不溶于碱洗槽液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱洗产物组成。

除灰就是要除去这层不溶在碱液的挂灰，以防止阳极氧化槽的污染，使阳极氧化后获得外表面干净的阳极氧化膜。通常采用酸性溶液将挂灰溶解除去，例如使用一定浓度的硝酸溶液作为除灰槽液。硝酸是具有强氧化性的强酸，其溶液的溶解能力很强，几乎能够除去碱洗后的残留在铝材表面上的各种挂灰，又不会损伤铝基体。

化抛，即化学抛光，是将铝制品浸在一定成分的化学抛光液内，在一定温度下进行化学反应，经过一段时间后得到光亮而平滑的铝表面。在较高温度、粘度的溶液中发生化学反应，使铝件表面逐渐平整，获得光亮平滑的表面。在化抛之后可以再进行一次除灰工序。

抛光液可以使用基于磷酸的抛光液，分为磷酸-硫酸(无黄烟化学抛光)、磷酸-硫酸-硝酸(三酸抛光)、磷酸-乙酸-硝酸等体系。

由磷酸-硫酸基础液中添加复合添加所构成的无烟化学抛光剂，基本含有腐蚀剂、缓蚀剂、表面活性剂、光亮剂等组分。这些成分整体起到了对铝材光亮整平的增光作用，其中含硫的有机物部分起到吸附、加速粘性液膜形成、改善铝表面性能的作用、加快气体从表面脱附、减少麻点和抑制酸雾的作用。

阳极氧化就是将铝合金制品置于硫酸、磷酸等电解液中作为阳极，在特定条件和电流作用下，进行电解，阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝膜的这个过程称为电解氧化，就是阳极氧化。

表调，氧化铝膜生成后，需要于染色前在工件表面覆盖一层兼具无机和有机物质性质的界面活性剂，使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力，以利于氧化铝膜与染料的结合。

染色一般分为有机染料染色和无机染料染色两种，常用的是有机染料，有机染料的染色基于物质的吸附理论。吸附又分为物理吸附和化学吸附。分子或离子以静电力方式的吸附为物理吸附；以化学力方式吸附叫化学吸附。

染色的目的在于提高产品的装饰性和耐蚀性，同时赋予铝制品表面各种功能特性。染色过程一般包括三个阶段，第一阶段是染料在溶液中迁移，第二阶段是染料在膜外表面吸附，第三阶段是染料分子在氧化铝孔隙内扩散。

封孔：氧化铝孔隙中填充过染料后，如不加以处理，放置一段时间后，孔隙中的染料会逐渐析出或变色，为避免此现象发生，染色后需要将氧化铝孔隙加以封闭，即为封孔。

封孔主要分为水合反应、无机物填充或有机物填充三类。一般使用的是热封孔，热封孔是在接近沸点的纯水中，通过氧化铝的水合反应，将非晶态氧化铝转化成勃姆体的水合氧化铝，由于水合氧化铝比原阳极氧化膜的分子体积大了30％，体积膨胀使得阳极氧化膜的微孔填充封闭，阳极氧化膜的抗污性和耐腐蚀性随之提高，同时导纳降低(即阻抗增加)，阳极氧化膜的介电常数也随之变大。

实施例2

图3示出了本发明的一个实施例的铝合金外壳的结构示意图。实施例2的铝合金外壳利用上述的加工方法在铝合金基材300上通过一次阳极氧化加工获得了高光边的氧化膜和非高光区域的氧化膜。

由于高光边的氧化膜(包括图3中的第二未染色层330和第二染色层340)与非高光区域的氧化膜(包括图3中的第一未染色层310和第一染色层320)是同时进行阳极氧化获得的，故其具有相同氧化膜厚度、颜色和膜层性质，且没有普通高光同色阳极氧化所具有的白线，故高光边与非高光区域的外观整体性非常好。

而且，本发明无需对高光边单独进行阳极氧化加工，故能明显降低成本。本发明高光边的氧化膜为一次阳极氧化膜，其可靠性测试性能高于普通方法获得的，故能提高产品整体的可靠性，降低生产成本。

上述的铝合金外壳加工工艺可以用于手机、平板电脑、便携式电脑等电子设备的外壳的加工。本发明的一个实施方式还涉及包括上述铝合金外壳的电子设备。

由于电子设备外壳上的高光边氧化膜与非高光区域氧化膜具有相同氧化膜厚度和膜层性质(例如硬度)，因此，在可靠性测试中，高光边氧化膜与非高光区域氧化膜均表现优异，增强了电子设备外壳的耐用性。

而且，由于外壳没有普通高光同色阳极氧化所具有的白线，故电子设备的外观整体性非常好，大大提升了用户的体验度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金外壳加工方法，其特征在于，包括：

对铝合金材料进行外形和内腔结构加工以获得外壳工件；

将保护膜贴于所述外壳工件的非高光加工区域；

加工所述外壳工件的高光加工区域以获得高光边；

除去所述保护膜后，对所述非高光加工区域和所述高光加工区域同时进行正常的一次阳极氧化加工。

2.根据权利要求1所述的铝合金外壳加工方法，其特征在于，在将保护膜贴于所述外壳工件的非高光加工区域时，露出用于数控机床加工的探点区域；并且通过数控机床加工所述外壳工件的高光加工区域。

3.根据权利要求1所述的铝合金外壳加工方法，其特征在于，所述外形和内腔结构加工包括数控机床加工、表面打磨和表面喷砂。

4.根据权利要求1所述的铝合金外壳加工方法，其特征在于，所述正常的一次阳极氧化加工包括脱脂、碱洗、除灰、化抛、除灰、阳极氧化、表调、染色、封孔和烘干。

5.根据权利要求1所述的铝合金外壳加工方法，其特征在于，所述保护膜选自PE保护膜、PET保护膜和PVC保护膜。

6.根据权利要求5所述的铝合金外壳加工方法，其特征在于，所述PET保护膜为硅胶PET膜。

7.一种铝合金外壳，其特征在于，所述铝合金外壳通过权利要求1-6中任一项所述的铝合金外壳加工方法制造。

8.根据权利要求7所述的铝合金外壳，其特征在于，所述铝合金外壳是手机外壳。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括根据权利要求7所述的铝合金外壳。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备是手机。