CN112020248A - 具有糙面黑色外观的阳极化部件 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种具有糙面黑色外观的阳极化部件。该阳极化部件包括金属基板以及覆盖该金属基板并从该金属基板形成的阳极化层。该阳极化层包括：(i)外表面，该外表面包括随机分布的能够吸收入射在外表面上的可见光的光吸收特征部；以及(ii)由孔壁限定的孔，其中颜色颗粒被注入该孔内。该阳极化层被表征为具有使用CIE L*a*b*色彩空间的小于10的L*值的颜色。

Description

具有糙面黑色外观的阳极化部件

相关申请的交叉引用

本公开要求2019年5月28日提交的名称为“ANODIZED PARTHAVING A MATTE BLACKAPPEARANCE”的美国临时专利申请62/853,629的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入。

技术领域

所述实施方案整体涉及蚀刻经染色的阳极化部件的表面。更具体地，所述实施方案涉及用于蚀刻经染色的阳极化部件的表面以形成光吸收特征部的技术，该光吸收特征部能够吸收入射在外表面上的大致所有可见光以便赋予黑色外观。

背景技术

用于便携式电子设备的壳体可包括阳极化层，该阳极化层可染色成不同颜色，以便增强其对消费者的外观吸引力。然而，某些颜色实现起来比其它颜色困难得多。具体地，消费电子设备制造商实现纯黑色的尝试未能成功。实际上，最佳尝试仅获得深灰色。实现纯黑色的一个挑战在于阳极化金属可具有能够镜面反射大量可见光的相对高的光泽度。

发明内容

所述实施方案整体涉及蚀刻经染色的阳极化部件的表面。更具体地，所述实施方案涉及用于蚀刻经染色的阳极化部件的表面以形成光吸收特征部的技术，该光吸收特征部能够吸收入射在外表面上的大致所有可见光以便赋予黑色外观。

根据一些实施方案，描述了一种阳极化部件。该阳极化部件包括金属基板和覆盖金属基板并从金属基板形成的阳极化层。该阳极化层包括外表面，该外表面包括随机分布的吸收入射在外表面上的可见光的光吸收特征部和由孔壁限定的孔，其中颜色颗粒被注入该孔内，并且该阳极化层具有使用CIE L*a*b*色彩空间的小于10的L*值。

在一些实施例中，该阳极化部件的外表面包括直径为3微米或更大的残坑(scallop)。在另一实施例中，吸收入射到外表面的光的光吸收特征部，该光吸收特征部由峰和凹陷部限定，并且该峰的顶部与该凹陷部的底部分开2微米或更小的间隙距离。在一些实施例中，阳极化部件的凹陷部具有小于2微米的直径。在其他实施例中，阳极化部件的峰具有不同的高度。在其他实施例中，阳极化部件的孔被密封。在一些实施例中，颜色颗粒包括染料颜料或电沉积金属。根据另一实施例，阳极化层具有在85度测量的小于10光泽度单位的光泽度。

根据一些实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的壳体。该壳体包括包含金属的基板和覆盖该基板的阳极化层。该阳极化层包括外表面以及其中注入有颜色颗粒的纳米级管，该外表面具有由不同深度的凹陷部分开的不同高度的峰，其中阳极化层被表征为具有在85度测量的小于10光泽度单位的光泽度外观。

根据一些实施例，该纳米级管的开口被密封。在壳体的一些其他实施例中，峰的顶部与相邻凹陷部的底部分开2微米或更小的间隙距离。在一些实施例中，凹陷部可具有2微米或更小的直径。在一些实施例中，壳体是热耗散部件。在一些实施例中，阳极化层可具有使用CIE L*a*b*色彩空间的小于10的L*值。在一些实施例中，壳体中的颜色颗粒包括染料颜料或电沉积金属。

根据一些实施方案，描述了一种用于形成便携式电子设备的壳体的方法。该方法包括形成覆盖金属基板的阳极化层，将颜色颗粒注入阳极化层的孔内，以及通过蚀刻阳极化层的外表面在该外表面上形成光吸收特征部以使得阳极化层具有使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值小于10的颜色。

根据一些实施例，用于形成便携式电子设备的壳体的该方法包括在形成光吸收特征部之前密封阳极化层的孔。在一些实施例中，光吸收特征部由峰和凹陷部限定，并且峰的顶部与凹陷部的底部分开2微米或更小的距离。峰的顶部可具有不同的高度，并且凹陷部的底部具有不同的深度。在一些实施例中，凹陷部具有小于2微米的直径。

提供本公开内容仅用于概述一些示例性实施方案的目的，以便提供对本文所述主题的一些方面的基本理解。因此，应当理解，上述特征仅为示例，并且不应解释为以任何方式缩窄本公开所描述的主题的范围或实质。本文所描述的主题的其它特征、方面和优点将通过以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。

附图说明

本公开通过下面结合附图的具体描述将更易于理解，其中类似的附图标记表示类似的结构元件。

图1示出了根据一些实施方案的具有可使用本文所述的技术处理的壳体的各种便携式电子设备的透视图。

图2A至图2B示出了根据一些实施方案的用于形成阳极化部件的工艺的剖视图。

图2C至图2D示出了根据一些实施方案的用于封装阳极化部件的工艺的剖视图。

图2E至图2F示出了根据一些实施方案的用于蚀刻阳极化部件的工艺的剖视图。

图3A至图3B示出了根据一些实施方案的在经历蚀刻工艺之前的密封阳极化部件的各种视图。

图4A至图4B示出了根据一些实施方案的在经历蚀刻工艺之后的密封阳极化部件的各种视图。

图5示出了根据一些实施方案的用于形成具有光吸收特征部的阳极化部件的方法。

图6A至图6B示出了根据一些实施方案的具有光吸收特征部的阳极化部件的示例性图像。

图7A至图7B示出了根据一些实施方案的具有光吸收特征部的阳极化部件的示例性图像。

图8示出了根据一些实施方案的表示作为蚀刻时间的函数的光泽度单位和使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值的示例性曲线图。

具体实施方式

在该部分描述了根据本公开的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅为了添加上下文并有助于理解所描述的实施方案。因此，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施方案。在其他情况下，为了避免不必要地模糊所述实施方案，未详细描述熟知的处理步骤。其他应用是可能的，使得以下示例不应被当作是限制性的。

在以下具体实施方式中，参考了形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以例示的方式示出了根据所述实施方案的具体实施方案。虽然这些实施方案被描述得足够详细，以使本领域的技术人员能够实践所述实施方案，但是应当理解，这些示例不是限制性的；使得可以使用其他实施方案，并且可以在不脱离所述实施方案的实质和范围的情况下作出修改。

虽然由阳极化金属形成的壳体可被染色成多种不同的颜色，但是众所周知，将壳体染色成某些颜色诸如黑色是难以实现的。业内的最佳尝试仅能够获得深灰色。例如，仅在阳极化层的孔内沉积染料颗粒不足以赋予纯黑色。实际上，阳极化层在低20秒内达到L*值的稳定水平。实现纯黑色的一部分挑战在于这些壳体的表面通常具有高光泽度，这就促成大量可见光的镜面反射。

本文所述的实施方案阐述了用于蚀刻阳极化层的外表面以形成光吸收特征部的技术，该光吸收特征部吸收入射在外表面上的大致所有的可见光。另外，任何未被这些光吸收特征部吸收的可见光由外表面进行漫反射。因此，外表面被表征为具有低光泽度、糙面修整。

如本文所用，术语阳极膜、阳极化膜、阳极层、阳极化层、阳极氧化物涂层、阳极层、阳极氧化层、金属氧化物层、氧化物膜、氧化层和氧化物层可在适当的情况下互换使用。在一个示例中，阳极化层可由铝或铝合金的电化学阳极化工艺产生。又如，金属氧化物层可由沉积工艺产生。金属基板可包括多种合适的金属或其金属合金中的任一种，诸如铝、钛、钢等。应当指出的是，用于形成阳极化层和金属氧化物层的工艺可以是不同的。如本文所用，在适当的情况下，术语“部件”、“层”、“段”和“部分”也可以互换使用。

根据一些实施方案，描述了一种阳极化部件。阳极化部件包括金属基板以及覆盖金属基板并从金属基板形成的阳极化层。阳极化层包括外表面，该外表面包括随机分布的吸收入射在外表面上的可见光的光吸收特征部和由孔壁限定的孔，其中颜色颗粒被注入该孔内，并且阳极化层具有使用CIE L*a*b*色彩空间的小于10的L*值。

以下参考图1至图8来论述这些实施方案和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图的所给出的详细描述仅出于说明性目的并且不应理解为限制性的。

图1示出了可使用本文所述的技术处理的各种便携式电子设备。本文描述的技术可用于处理便携式电子设备的外壳的金属表面。在一些示例中，壳体可包括以下中的至少一种：金属、金属合金、聚合物或热塑性材料。在一些示例中，本文所述的技术可用于通过使颜色颗粒(例如，水溶性颜料等)在金属表面内被吸收来对金属表面着色。在一些示例中，本文所述的技术可用于密封阳极化层的孔结构，以防止外部污染物经由该孔到达下面的金属基板。另外，密封该孔结构还防止染料颗粒从阳极化层浸出。

图1示出了包括智能电话102、平板电脑104、智能手表106和便携式计算机108的示例性便携式电子设备。这些示例性便携式电子设备能够使用与一个或多个用户相关联的个人可识别信息。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。

根据一些实施方案，示例性便携式电子设备可包括可受益于吸收入射在壳体的外表面上的大致所有可见光的壳体。例如，智能电话102可包括内部结构诸如相机外壳，其中可能有利的是相机外壳具有吸收大致所有可见光的经着色黑色表面，以防止和/或最小化原本将影响由相机的传感器检测到的光量的可见光的反射。又如，便携式计算机108的壳体可用作散热器诸如散热装置，该散热器被着色为黑色以有效地吸取由便携式计算机108内承载的操作部件(例如，电池、处理器等)生成的热量并耗散该热量。当被着色为黑色的壳体吸收光时，壳体可将光转换为热量。因此，实现本文所述的用于将阳极化层着色为纯黑色的技术可使得壳体吸收更大量的能量并促进从内部冷却。如本文所述，纯黑色可以指<10的L*值或<5的L*值。

便携式电子设备的一个或多个表面可呈现任何数量的期望表面几何形状和表面光洁度。在一些示例中，壳体可包括具有高度、宽度和深度以及任何类型的几何形状的三维结构。具体地，壳体被表征为矩形、多边形、圆形、斜边缘、角边缘、椭圆形等。

如本文将描述的，具有光捕获特征部(也称为光吸收特征部)的壳体的经蚀刻阳极化表面能够吸收入射在其上的几乎所有可见光。另外，任何未被光捕获特征部吸收的可见光由光捕获特征部进行漫反射。因此，经蚀刻的阳极化部件被表征为具有糙面的低光泽度。糙面低光泽度与注入孔内的黑色颗粒相结合能够掩盖外表面的几何形状。

阳极化层可具有足够的硬度，使得阳极化层用作保护金属基板的保护性涂层，例如，在这些便携式电子设备掉落、刮擦、碎裂、磨损或暴露于各种腐蚀性污染物的情况下。在一些示例中，阳极化层包括穿过阳极化层的一部分形成的孔结构(在本文中也称为纳米管)。该孔结构从阳极化层的外表面延伸并终止于底表面/末端表面处。阳极化层可通过无孔阻挡层与下面的金属基板分开。

阳极化层的孔结构能够接收颜色颗粒，这些颜色颗粒可使阳极化层具有对应于染料颗粒的特定颜色。具体地，可在密封阳极化层之前对阳极化层进行着色。例如，阳极化层可被染色，以使阳极化层具有宽范围的颜色。具体地，孔结构可具有约20nm至约40nm的直径，其足够大以接收染料颗粒。若干参数可影响和控制染料颗粒吸收到孔结构中，诸如染料浓度、染料溶液的化学性质、染料溶液的pH、染料溶液的温度和染色时间，这将在本文中更详细地描述。在染色金属表面之后，将孔结构密封，使得染料颗粒物理地保留在孔结构内。

在一些示例中，阳极化层的颜色可根据CIE L*a*b*色对抗维度值来表征。L*色对抗维度值是L*a*b*色彩空间中的一个变量。一般来讲，L*对应于亮度。L*＝0表示极黑，而L*＝100表示白色。一般来讲，a*指示样品中的红色和绿色的量。负a*值指示绿色，而正a*值指示红色。因此，具有正a*值的样品将指示存在更多的红色而不是绿色。一般来讲，b*指示样品中蓝色和黄色的量。负b*值指示蓝色，而正b*值指示黄色。因此，具有正b*值的样品将指示存在更多的黄色而不是蓝色。

图2A至图2B示出了根据一些实施方案的用于形成阳极化部件的工艺的剖视图。在一些实施方案中，经处理的金属部件200具有近净形成品部件，诸如便携式电子设备102、104、106和108的壳体。

图2A示出了在进行阳极化工艺之前的金属部件200。在一些示例中，金属部件200可对应于金属基板204。金属基板204可具有适于提供足够的强度、硬度和刚度的任何厚度，以保护便携式电子设备内承载的一个或多个电子部件并且保护壳体的易碎部件(例如，陶瓷、玻璃等)。可使金属基板204经受一种或多种预阳极化工艺，诸如抛光、喷砂、缓冲、清洁等中的至少一者。

图2B示出了根据一些实施方案的阳极化部件210。例如，阳极氧化部件210对应于经过阳极氧化工艺之后的金属基板204。如图2B中所示，阳极化层206从金属基板204形成并覆盖金属基板204。阳极化层206可包括外表面202，并且阳极化层206的外表面202可大致平行于金属基板204的底表面207。在一些实施例中，阳极化层206作为电解阳极化工艺的结果而形成。具体地，在电解阳极化工艺期间，金属基板204的一部分通过转化为阳极化层206而被转化或消耗。

根据一些实施例，阳极化层206的厚度在约1微米和约几十微米之间。在一些实施例中，厚度在约5微米和约15微米之间。阳极化层206可通过无孔阻挡层208与下面的金属基板204分开。

根据一些实施方案，阳极化层206包括从外表面202朝向金属基板204延伸的纳米管212。纳米管212可终止于末端214表面。纳米管212由孔壁216限定，该孔壁被表征为具有大致圆柱形状，其在大致垂直于阳极化部件210的外表面202的中心平面的方向上伸长。纳米管212包括可通过密封工艺密封的开口218，如本文更详细描述的。

图2C至图2D示出了根据一些实施方案的用于形成经着色的密封阳极化部件的工艺的剖视图。图2C示出了根据一些实施方案的在经历任选的着色工艺之后的部分密封部件220。具体地，图2C示出了部分密封部件220包括设置/注入在纳米管212内的颜色颗粒224。在一些实施例中，颜色颗粒224可与本文所述的蚀刻技术结合使用，以赋予部分密封部件220纯黑色(例如，L*<10)。在一些实施例中，纯黑色可通过使用有机水溶性颜料将部分密封部件220染色来实现。在其他实施例中，纯黑色可通过经由电着色工艺将金属(例如，Co、Sn等)电沉积到纳米管212中来实现。由于阳极化层206是高度多孔的，因此一旦将颜色颗粒224沉积到纳米管212中，就应密封纳米管212，以便永久性地锁定颜色。

根据一些实施方案，颜色颗粒224可以随机分布或均匀分布的方式分布在纳米管212内。通常，在纳米管212的外端附近将存在较高浓度的颜色颗粒224。然而，高浓度的着色剂、延长的着色时间或高温可使颜色颗粒224的吸收最小化，并且在整个阳极化层206上实现相对均匀的颜色。在着色工艺期间，颜色颗粒224结合到孔壁216的位置。

图2C示出了根据一些实施方案的在水热密封工艺期间的部分密封部件220。在一些实施例中，部分密封部件220表示在水热密封工艺期间的阳极化部件210。根据一些实施方案，在着色工艺之后，将阳极化部件210暴露于密封溶液。密封工艺涉及将孔壁216的无定形氧化铝表面水合成勃姆石(Al₂O₃.H₂O)和/或三羟铝石(Al₂O₃.3H₂O)的凝胶，使得无定形铝材料膨胀并封闭纳米管212的开口218。密封工艺可通过使用乙酸锌来增强，该乙酸锌还使纳米管212中的金属氢氧化物沉淀并加速密封工艺。在一些实施例中，水热密封工艺可在蒸汽、热水(例如，在沸腾温度或接近沸腾温度下，以减少污迹)中，或在低至约70℃的温度进行。水热密封工艺导致水合氧化铝(例如，勃姆石等)沉淀。具体地，水热密封工艺使得阳极化层206在浸入密封溶液中时引起阳极化层206的氧化铝膨胀。氧化铝的膨胀导致开口218变窄，从而最小化外部元素扩散到纳米管212中。开口218的膨胀还可使氧化的碎片或金属氧化物材料保留在阳极化层206内。在水热密封工艺期间，(铝氧化物的)氧化铝被转化为水合材料226，例如氧化铝氢氧化物(例如，勃姆石、水铝石等)，其导致氧化物表面膨胀或体积增加，以部分地封闭或部分地密封纳米管212的开口218。在一些实施例中，水合材料226均匀地内衬纳米管212的孔壁216。

图2D示出了在完成水热密封工艺之后的密封部件230。作为水热密封工艺的结果，开口218用密封件232诸如水合材料226(例如，勃姆石、水铝石等)密封。水热密封工艺将颜色颗粒224锁定到纳米管212中，并且还保护纳米管212免受污渍、污垢、外部污染物等的影响。锁定颜色在消费电子工业中是很重要的，在消费电子工业中染色部件之间的均匀颜色和总体均匀的外表外观被认为是高度有吸引力的。

如图2D所示，密封部件230包括纳米管212，该纳米管212各自具有相等或几乎相等的长度和直径。如图2D所示，纳米管212被表征为在末端表面214和外表面202之间具有长度(N₁)。此外，纳米管212可被表征为具有大致均匀的高度。因此，外表面202可被表征为具有大致平坦的表面。

虽然密封部件230包含颜色颗粒224，但应当指出的是，仅在纳米管212内包含彩色颗粒224不足以赋予阳极化部件(例如，阳极化部件210、部分密封部件220、密封部件230等)纯黑色。如本文所述，术语“纯黑”可指具有使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值小于10的颜色的阳极化部件。另外，术语“纯黑”也可指吸收约99％或更多的可见光的阳极化部件。实际上，即使在阳极化部件中注入完全饱和的黑色染料，阳极化部件也将具有至少约25的最小L*值。对阳极化部件进行电着色可产生具有至少约20的最小L*值的略深的灰色。换句话讲，在这两种情况下，使用染色和电着色技术使得阳极化部件更接近于深灰色。因此，这两种着色技术均不足以赋予阳极化部件纯黑色。为了实现纯黑色，阳极化部件(例如，密封部件230)必须经受蚀刻工艺，如本文将描述的。

图2E至图2F示出了根据一些实施方案的用于形成经蚀刻的阳极化部件的工艺的剖视图。具体地，图2E示出了在蚀刻工艺之后的蚀刻部件250。设置在纳米管212内的颜色颗粒224和包括密封件232的水合材料226通常不受蚀刻工艺的干扰。因此，蚀刻部件250的阳极化层206保持密封并且包括大致相同量的颜色颗粒224。

与密封部件230相比，由于蚀刻工艺，蚀刻部件250的外表面202是大致非平坦的。具体地，蚀刻工艺与纳米管212的孔壁216的随机蚀刻相关联，该随机蚀刻使得纳米管212具有不同的高度。孔壁216的随机蚀刻使得阳极化层206的外表面202具有极其精细的表面纹理。蚀刻的表面纹理产生微米和亚微米级的凹陷部和峰。在一些实施方案中，该凹陷部和峰也可称为谷和峰。

根据一些实施例，通过将密封部件230暴露于磷酸溶液来蚀刻密封部件230。在一些实施例中，将密封部件230在约70摄氏度的温度暴露于85％磷酸溶液约15秒至60秒。本领域的普通技术人员将理解，超过60秒的蚀刻时间将导致密封件232的劣化，而小于15秒的蚀刻时间不足以形成光吸收特征部。

图2E示出了阳极化层206包括凹陷部(PT_1-4)，每个凹陷部由峰(PK_1-4)分开一定距离。由于峰(PK_1-4)的顶部具有不同的高度，凹陷部(PT_1-4)的底部具有不同的深度，因此将峰(PK_1-4)的顶部与凹陷部(PT_1-4)的底部间隔开的距离也是不同的。该间隔距离至少足以引起入射在外表面202上的未被阳极化层206吸收的大致所有可见光的漫反射。在一个实施例中，将峰的顶部与相邻凹陷部的底部间隔开的距离可以是约2微米或更小的间隙距离。实际上，在本领域中熟知的是，糙面外观是峰和凹陷部之间的间隔距离的直接作用结果。具体地，与镜面反射相比，当入射到外表面202上的光线以多种不同的角度而非单一角度散射时，会引起可见光的漫射。换句话讲，蚀刻部件250的阳极化层206可被表征为极低光泽外观。如在85度测量的，蚀刻部件250的阳极化层206可具有小于10光泽度单位的糙面外观。应当指出的是，由于高光泽度阳极化部件的外表面镜面反射相当大部分的可见光，因此使用具有高光泽度外观的阳极化部件无法实现纯黑色外观。因此，在一些实施方案中，蚀刻阳极化层206的外表面202以形成凹陷部和峰可能是必要的。

此外，图2E示出了阳极化层206的外表面202包括至少一个光吸收特征部(LA)。具体地，图2E示出了光吸收特征部(LA_1-4)，其中光吸收特征部(LA_1-4)中的每一者由至少一个凹陷部(例如，PT₁)和至少一个峰(例如，PK₁)限定。例如，光吸收特征部(LA₁)可由(PT₁)和(PK₁)限定，(LA₂)可由(PT₂)和(PK₂)限定，(LA₃)可由(PT₃)和(PK₃)限定，并且(LA₄)可由(PT₄)和(PK₄)限定。光吸收特征部可在大致整个外表面202上叠加。根据一些实施方案，光吸收特征部也可被称为光捕获特征部。根据一些实施方案，凹陷部也可被称为谷。

在一些实施方案中，光吸收特征部(LA)能够吸收入射到外表面202上的大致所有可见光(例如，约99％或更多)。具体地，光吸收特征部(LA)可捕获其中的可见光。使用光吸收特征部(LA)使得阳极化层206吸收远多于仅包括颜色颗粒的非蚀刻阳极化部件中原本能够吸收的可见光。如图2E所示，蚀刻部件250包括光吸收特征部(LA)和颜色颗粒224，它们组合在一起以赋予蚀刻部件250纯黑色外观。在一些实施例中，可将阳极化层206量化为具有使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值为约1、a*值为约0并且b*值为约0的极其糙面的黑色外观。

此外，由凹陷部(PT_1-4)和峰(PK_1-4)限定的光吸收特征部(LA)也能够漫反射入射在外表面202上的大致所有的可见光。因此，阳极化层206可被量化为具有在20度测量的光泽度单位<1、在60度测量的光泽度单位<1以及在85度测量的光泽度单位<10的极糙面的外观。此外，由于漫反射特性，阳极化层206还可被表征为具有丝绒外观。

图2F示出了根据一些实施方案的蚀刻部件250的剖视图。具体地，图2F示出了沿着阳极化层206的外表面202的凹陷部(PT)和峰(PK)的随机分布。此外，图2F示出了蚀刻部件250的蚀刻外表面与密封部件230的非蚀刻外表面之间的比较。例如，第一纳米管252被示出为距外表面202具有长度(N₂)。另外，限定第一纳米管252的一定量的孔壁216作为蚀刻工艺的结果而被移除，从而使得相对于非蚀刻外表面移除第一蚀刻量(E₁)。另外，第二纳米管254被示出为距外表面202具有长度(N₃)。另外，限定第二纳米管254的一定量的孔壁216作为蚀刻工艺的结果而被移除，从而使得相对于非蚀刻外表面移除第二蚀刻量(E₂)。第二蚀刻量(E₂)大于第一蚀刻量(E₁)。因此，第一纳米管252和第二纳米管254的相应凹陷部和峰分别具有不同的深度和高度。

图3A至图3B示出了根据一些实施方案的密封阳极化部件的各种视图。在一些实施例中，图3A示出了图2D的密封部件230，并且图3B示出了密封部件230的放大横截面透视图。如图3A所示，密封部件230包括从外表面202延伸到金属基板204的大致柱状的纳米管212。在阳极化工艺之后，并且在修改外表面202的任何机加工、磨光和/或抛光工艺之前，密封部件230的外表面202可由于纳米管212具有大致均匀的长度而被表征为大致平坦的。

图3B示出了根据一些实施方案的密封部件230的放大横截面透视图。如图3B所示，纳米管212的开口218用密封件232密封。在一些实施例中，密封件232的水合材料226可覆盖颜色颗粒224。另外，纳米管212由编织线302分开。编织线302也可填充有水合材料226。有利地，密封件232延伸至几微米的深度(例如，在3微米至5微米之间)并且通常足以防止外部污染物穿过纳米管212并到达金属基板204。另外，密封件232还可促进颜色颗粒224保持在纳米管212内。

纳米管212包括被注入其中以赋予密封的阳极化层206预定颜色(诸如深灰色、灰色、粉红色、蓝色、橙色、红色等)的颜色颗粒224。在一些实施例中，颜色颗粒224为有机水溶性颜料或电沉积金属(例如，Sn、Co等)。然而，仅在纳米管212内沉积具有黑色的颜色颗粒224不足以赋予阳极化层206纯黑色。为了实现纯黑色，阳极化层206的外表面202也经受蚀刻工艺以形成光吸收特征部。

图4A至图4B示出了根据一些实施方案的经蚀刻阳极化部件的各种视图。在一些实施例中，图4A示出了图2E至图2F的蚀刻部件250，并且图4B示出了蚀刻部件250的放大剖视图。如图4A所示，蚀刻部件250包括从外表面202延伸到金属基板204的大致柱状的纳米管212。然而，在蚀刻工艺之后，外表面202被纹理化(即，非平坦的)。具体地，纳米管212以随机方式被蚀刻，使得峰(PK)和凹陷部(PT)叠加在外表面202上。具体地，峰(PK)和凹陷部(PT)对应于具有非均匀长度和/或非均匀高度的纳米管212。

图4B示出了根据一些实施方案的蚀刻部件250的放大透视图。如图4B所示，纳米管212的开口218保持用密封件232密封，其中密封件232包含水合材料226诸如勃姆石。在一些实施例中，密封部件230的纳米管212具有介于约10微米至约20微米之间的长度。在蚀刻工艺使得蚀刻纳米管212的长度的至多约10％或在密封部件230的外表面202下方至多约2微米的情况下，密封件232在外表面202下方延伸超过2微米。在一些实施例中，凹陷部(PT)可与峰(PK)的顶部和/或外表面202分开约2微米。换句话讲，密封件232延伸得比蚀刻的程度更深。在一些实施例中，密封部件230的外部区域(例如，外表面202)比内部区域优先地被蚀刻。在一些实施例中，蚀刻工艺使得从外表面202蚀刻约1微米。蚀刻的深度还可取决于蚀刻工艺的持续时间。然而，应当指出的是，本领域的普通技术人员将不会在牺牲密封件232的风险下延长蚀刻工艺的持续时间。换句话讲，在蚀刻工艺之后，密封件232应优先地保持完整，以防止颜色颗粒224无意间从纳米管212中浸出。

对蚀刻部件250进行导纳测试，其中导纳为密封化学性质的函数。具体地，导纳(根据ASTM B457测量)对应于阳极化层206的电化学电阻。导纳测试涉及在固定频率(例如，1kHz)下执行电化学阻抗谱。测试显示，密封部件230和蚀刻部件250的导纳值基本上彼此相等；因此，表明密封件232保持完整。其他导纳测试表明蚀刻部件250的阳极化层206具有大于30micro Siemens的导纳值，这进一步证实了密封件232保持完整。

图4B还示出了在蚀刻工艺之后蚀刻纳米管212。具体地，可蚀刻纳米管212的孔壁216，使得孔壁216具有能够漫反射大致所有可见光的纹理化表面。在蚀刻工艺期间，由于水合材料226沿着内部区域402存在，因此孔壁216的内部区域402可比孔壁216的外部区域404更优先地蚀刻。尽管优先蚀刻，但在蚀刻工艺之后约90％或更多的阳极化层206仍保留。此外，编织线302也可作为蚀刻工艺的结果而被蚀刻。

图4B示出了在蚀刻部件250的整个外表面202上形成凹陷部(PT)和峰(PK)。凹陷部(PT)和峰(PK)的组合可限定能够吸收入射到外表面202上的大体所有可见光的光吸收特征部。具体地，光吸收特征部(LA)可捕获其中的可见光，并且也可被称为光捕获特征部。使用光吸收特征部(LA)使得阳极化层206吸收远多于仅染色或电着色的非蚀刻阳极化部件中原本可能吸收的可见光。

根据一些实施例，每个凹陷部(PT)被表征为具有直径小于2微米的大致圆形形状。此外，凹陷部(PT)具有共同限定纳米级蚀刻的网络的各种深度的底部。凹陷部(PT)可与由对外表面202喷砂引起的残坑(scallops)和凹坑(craters)区分开。具体地，残坑是非常浅的(即，<0.5微米深)，并且残坑具有大于3微米的直径。然而，由于残坑如此大(即，大于3微米)，因此相邻残坑之间的间距不足。因此，缺少间距意味着残坑无法吸收入射到外表面202上的大致所有可见光以及漫反射大致所有可见光。此外，残坑和凹坑不具备凹陷部(PT)所特有的大致圆形的形状。此外，喷砂工艺无法产生形成光吸收特征部(LA)所需的精细尺度的蚀刻。

蚀刻部件250包括光吸收特征部(LA)和颜色颗粒224，它们组合在一起以赋予蚀刻部件250纯黑色外观。因此，可将阳极化层206量化为具有使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值为约1、a*值为约0并且b*值为约0的极其糙面的黑色外观。此外，由凹陷部(PT)和峰(PK)限定的光吸收特征部(LA)也能够漫反射入射在外表面202上的大致所有的可见光。因此，阳极化层206可被量化为具有在20度测量的光泽度单位<1、在60度测量的光泽度单位<1以及在85度测量的光泽度单位<10的极糙面的外观。

图5示出了根据一些实施方案的用于形成具有光吸收特征部的经蚀刻阳极化部件的方法500。如图5所示，方法500可任选地在步骤502开始，其中部件(例如金属基板204)的表面被任选地处理。在一些实施例中，使金属基板204的表面经受清洁工艺、纹理化工艺、磨光工艺、喷砂工艺和/或抛光工艺。

在步骤504处，对金属基板204执行阳极化处理。在阳极化工艺期间，从金属基板204形成阳极化层206。在一些实施例中，阳极化层206可通过暴露于热氧化工艺或电解阳极化溶液形成。在阳极化工艺之后，可用去离子水和缓冲溶液将电解阳极化溶液从阳极化层206的外表面202冲洗掉。去离子水用于停止与阳极化工艺相关联的化学反应。

在步骤506处，阳极氧化层206可任选地作为染色工艺或电着色工艺的结果而被着色。在染色工艺期间，将阳极化部件例如阳极化部件210暴露于染料溶液浴中的水溶性染料颜料中。阳极化部件210被浸没在染料溶液内。染料颜料被注入纳米管212内并吸收到孔壁216上。之后，可用去离子水和缓冲溶液将染料溶液从阳极化层206的外表面202冲洗掉。去离子水用作停止与染色工艺相关的化学反应以及稳定染料pH值。在电着色工艺中，可将金属(例如Co、Sn等)电沉积到纳米管212中。

在步骤508处，根据一些实施方案，纳米管212可任选地经由密封工艺密封。在一些情况下，密封纳米管212可为优选的，因为密封件232封闭纳米管212，使得颜色颗粒224保留在阳极化层206内。密封溶液可包含锌盐(例如，乙酸锌等)。之后，可用去离子水将密封溶液从阳极化层206的外表面202冲洗掉，随后干燥。

在步骤510处，可任选地处理密封部件230的阳极化层206的外表面202。例如，可使阳极化层206经受表面抛光、表面喷砂等等。应当指出的是，诸如通过喷砂工艺处理外表面202在外表面202上不形成光吸收特征部或光捕获特征部。

在步骤512处，使密封部件230的外表面202经受蚀刻工艺。蚀刻工艺与纳米管212的孔壁216的随机蚀刻相关联，该随机蚀刻使得纳米管212具有不同的高度。孔壁的随机蚀刻使得阳极化层206的外表面202具有极其精细的表面纹理。蚀刻的表面纹理产生微米和亚微米级的凹陷部和峰。根据一些实施例，通过将密封部件230暴露于磷酸溶液来蚀刻密封部件230。在一些实施例中，将密封部件230在介于约65摄氏度至70摄氏度的温度暴露于85％磷酸溶液约15秒至30秒。超过30秒，密封件232通常开始劣化，而小于15秒通常无法产生用于形成光吸收特征部的足够量的蚀刻。应当指出的是，蚀刻经密封的阳极化部件代表了与常规阳极化工艺的非明显脱离。具体地，在常规工艺中，在密封工艺之后不执行蚀刻，因为蚀刻密封部件230有降低密封件232完整性的风险。此外，蚀刻密封部件230的外表面202还减少包括密封件232的水合材料226的量；从而降低耐腐蚀性。然而，应当指出的是，蚀刻之后的外表面202仍然由于密封件232仍大致存在而表现出一些耐腐蚀性。

作为蚀刻工艺的结果，阳极化层206的外表面202包括至少一个光吸收特征部(LA)，其中光吸收特征部(LA)中的每一者由至少一个凹陷部(PT)和至少一个峰(PK)限定。光吸收特征部(LA)通常可叠加在整个外表面202上。在一些实施方案中，光吸收特征部(LA)能够吸收入射到外表面202上的大致所有可见光。另外，任何未被光吸收特征部吸收的可见光由光吸收特征部(LA)进行漫反射。

图6A至图6B示出了根据一些实施方案的经蚀刻阳极化部件的示例性电子显微镜图像。图6A示出了具有阳极化层604的经蚀刻阳极化部件600，该阳极化层包括具有光吸收特征部的外表面602。另外，外表面602包括由喷砂工艺产生的凹坑610。

图6B示出了位置A的放大视图。具体地，图6B示出了随机分布在整个外表面602上的光吸收特征部的多个凹陷部(PT)。此外，图6B示出了凹坑610显著大于凹陷部(PT)。此外，凹坑610较浅(即，小于0.5微米)，而凹陷部(PT)可至多达2微米深。

图7A至图7B示出了根据一些实施方案的经蚀刻阳极化部件的示例性电子显微镜图像。图7A示出了叠加在经蚀刻阳极化部件700的阳极化层的外表面702上的精细尺度的凹陷部(PT)的网络或森林。如图7A所示，凹陷部(PT)为大致圆形的形状并且直径小于2微米。通过蚀刻纳米管的孔壁716来形成凹陷部(PT)。孔壁716限定纳米管的开口718。

图7B示出了位置B(也在图7A中示出)的放大视图，并且展示了沿着外表面702以及在纳米管内的蚀刻程度。具体地，图7B的位置B示出了随机分布在整个外表面702上的多个凹陷部(PT)和峰(PK)。凹陷部(PT)和峰(PK)使得外表面702漫反射入射在其上的可见光。此外，凹陷部和峰与颜色颗粒的组合赋予阳极化部件700具有使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值为约1、a*值为约0并且b*值为约0的极其糙面的黑色外观。

在一些实施例中，可针对一波长范围诸如400纳米(nm)至750nm或400nm至650nm测量阳极化部件的反射光谱。在一个具体实施例中，使用具有漫射照明和8度视角的KonicaMinolta CM3700A分光光度计测量常规黑色阳极化部件的400nm至740nm范围内的反射光谱。发现该范围内的常规阳极化部件的平均反射率为12.6％。使用具有漫射照明和8度视角的相同分光光度计测量根据本文所述工艺制备的示例性部件(诸如阳极化部件700)的400nm至740nm范围内的反射光谱。在该具体实施例中，发现该部件具有1.7％的平均反射率。此外，发现根据本文所述工艺的进行阳极化的部件在400nm至650nm范围内具有0.17％的平均反射率。发现常规阳极化部件的CIE L*a*b*颜色为31.4(L*)、0.8(a*)和-1.7(b*)，而发现根据本文所述工艺进行阳极化的部件的颜色为1.5(L*)、-0.0(a*)和-0.5(b*)。

图8示出了根据一些实施方案的表示作为蚀刻持续时间的函数的光泽度单位和L*值之间的关系的示例性曲线图。在一些实施例中，在蚀刻工艺之前，密封的阳极化部件具有约25的初始L*值和在85度测量的17光泽度单位的光泽度外观。如本文所述，光吸收特征部需要约至少15秒的蚀刻持续时间。然而，超过约30秒的蚀刻持续时间可导致密封件劣化。

如示例性曲线图所示，在蚀刻15秒之后，经蚀刻阳极化部件具有约2的L*值和在85度测量的11光泽度单位。在蚀刻30秒之后，经蚀刻阳极化部件具有约1的L*值和在85度测量的10光泽度单位。在美学上，由于经蚀刻阳极化部件的外表面漫散射几乎所有的可见光，因此经蚀刻阳极化部件具有糙面外观。

本文所引用的任何范围均包括端值在内。本文所用的术语“基本上”、“大体上”和“约”用于描述和说明小的波动。例如，它们可指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.1％。

可单独地或以任何组合使用所述实施方案的各个方面、实施方案、具体实施或特征。可由软件、硬件或硬件与软件的组合来实施所述实施方案的各个方面。所述实施方案还可实施为在非暂态计算机可读介质上的计算机可读代码。非暂态计算机可读介质为可存储数据的任何数据存储设备，该数据之后可由计算机***读取。非暂态计算机可读介质的示例包括只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、HDD、DVD、磁带和光学数据存储设备。非暂态计算机可读介质也可分布在网络耦接的计算机***上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。

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Claims (20)

1.一种阳极化部件，包括：

金属基板；

阳极化层，所述阳极化层覆盖所述金属基板并从所述金属基板形成，所述阳极化层具有使用CIE L*a*b*色彩空间的小于10的L*值；

其中所述阳极化层包括：

外表面，所述外表面限定随机分布的光吸收特征部；

孔壁，所述孔壁限定多个孔；以及

颜色颗粒，所述颜色颗粒注入在所述孔内。

2.根据权利要求1所述的阳极化部件，其中所述外表面包括直径为3微米或更大的残坑。

3.根据权利要求1所述的阳极化部件，其中：

所述光吸收特征部吸收入射到所述外表面的光，所述光吸收特征部由峰和凹陷部限定；并且

所述峰的顶部与所述凹陷部的底部分开2微米或更小的间隙距离。

4.根据权利要求3所述的阳极化部件，其中所述凹陷部具有小于2微米的直径。

5.根据权利要求4所述的阳极化部件，其中所述峰具有不同的高度。

6.根据权利要求1所述的阳极化部件，其中所述孔是密封的。

7.根据权利要求1所述的阳极化部件，其中所述颜色颗粒包括染料颜料或电沉积金属。

8.根据权利要求1所述的阳极化部件，其中所述阳极化层具有在85度测量的小于10光泽度单位的光泽度。

9.一种用于便携式电子设备的壳体，所述壳体包括：

基板，所述基板包含金属；以及

阳极化层，所述阳极化层覆盖所述基板，其中所述阳极化层包括：

纳米级管；

颜色颗粒，所述颜色颗粒注入在所述纳米级管中；以及

外表面，所述外表面具有被不同深度的凹陷部分开的不同高度的峰；

其中所述阳极化层具有在85度测量的小于10光泽度单位的光泽度外观。

10.根据权利要求9所述的壳体，其中所述纳米级管的开口被密封。

11.根据权利要求9所述的壳体，其中所述峰的顶部与相邻凹陷部的底部分开2微米或更小的间隙距离。

12.根据权利要求9所述的壳体，其中所述凹陷部具有2微米或更小的直径。

13.根据权利要求9所述的壳体，其中所述壳体是热耗散部件。

14.根据权利要求9所述的壳体，其中所述阳极化层具有使用CIEL*a*b*色彩空间的小于10的L*值。

15.根据权利要求9所述的壳体，其中所述颜色颗粒包括染料颜料或电沉积金属。

16.一种用于形成便携式电子设备的壳体的方法，所述方法包括：

形成覆盖金属基板的阳极化层；

将颜色颗粒注入所述阳极化层的孔内；以及

通过蚀刻所述阳极化层的外表面在所述外表面上形成光吸收特征部，使得所述阳极化层具有使用CIE L*a*b*色彩空间的L*值小于10的颜色。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述光吸收特征部由峰和凹陷部限定；并且

所述峰的顶部与所述凹陷部的底部分开2微米或更小的距离。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述峰的所述顶部具有不同的高度，并且所述凹陷部的所述底部具有不同的深度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述凹陷部具有小于2微米的直径。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括在形成所述光吸收特征部之前密封所述阳极化层的所述孔。

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