CN115369464B - 一种上部电极表面氧化膜生成的方法、上部电极及阴极板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上部电极表面氧化膜生成的方法、上部电极及阴极板，属于阳极氧化技术领域，上部电极表面氧化膜生成的方法中采用与上部电极形状尺寸一致的阴极板，避免阴极板超出上部电极的部分产生多余的电场对上部电极电场分布产生影响，进而避免镀膜过程中，电流在上部电极的边角位置聚集，导致上部电极镀膜中心位置镀膜厚度薄，边角位置镀膜厚度较厚问题，提高了镀膜厚度的均匀性。对阴极板的中心区域表面进行处理，使其中心区域表面具有密集的凸起，密集的凸起可以增大阴极板中心区域的单位表面积，使得中心区域的阴极板能够携带更多电流。提高上部电极中心区域的电流强度，来增加中心区域氧化膜厚度，进而来解决氧化膜厚度不均问题。

Description

一种上部电极表面氧化膜生成的方法、上部电极及阴极板

技术领域

本发明涉及阳极氧化技术领域，更具体地说，涉及一种上部电极表面氧化膜生成的方法、上部电极及阴极板。

背景技术

随着LCD行业在我国的迅速发展，产品的尺寸也越来越大(最大尺寸上部电极已经迭代到10.5G)。在大尺寸上部电极镀膜时，氧化膜厚度会出现厚度不均问题，主要表现在上部电极外周区域氧化膜厚度偏高，而上部电极中心区域氧化膜厚度偏低。

现有阳极氧化技术中，影响上部电极表面氧化膜均匀性的因素主要有以下两点：

(1)阴极板长度和宽度一般大于上部电极尺寸，目的是，使得一块大的阴极板可以配备不同大小的上部电极，因此一块阴极板可以为不同大小的上部电极氧化镀膜。但随着上部电极尺寸增大，阴极板尺寸也要随之增大(阴极板面积必须大于阳极板面积)。而当阴极板超面积超出上部电极面积时，阴极板上超出的部分会产生多余的电场，这些多余的电场干扰上部电极电场分布，使得电流在上部电极(阳极板)的外周区域聚集，因此会导致上部电极外周区域电场强，上部电极中心区域电场弱。由于电场强地方镀膜厚，电场弱的地方镀膜薄，导致上部电极镀膜厚度不均匀。

(2)上部电极产品装挂时挂具只能挂在产品的***区域，以至于在阳极氧化时，电流在大尺寸的上部电极上分布呈现中间弱，四周强现象。其结果就是上部电极膜厚不均匀，呈现中心区域氧化膜薄，外周区域氧化膜厚现象。

在干刻工艺中，上部电极中心的位置通过的气体更多，更加容易被腐蚀。根据木桶效应中心位置氧化膜比四周更薄，更容易产生不良。因此，提高上部电极氧化膜均匀性不仅能够有效提升上部电极使用寿命，还能避免材料浪费，降低成本。

为了解决上述问题，中国发明专利公开号为CN111663161A在2020年9月15日公开了一种大尺寸上部电极板阳极氧化用挂具，包括有导电横梁、挂杆、连接杆和挂点连接组件，导电横梁上通过夹紧固定器连接有多个并列竖直间隔设置的挂杆，其两侧的挂杆与待氧化上部电极板两侧边对应，其余的挂杆集中分布于待氧化上部电极板的中部，且中部的挂杆之间通过连接杆连接，挂杆和连接杆上分别分布有装挂孔，装挂时待氧化上部电极板通过挂点连接组件与对应位置的挂杆和连接杆连接固定，挂点连接组件包括有导电连接件和绝缘连接件。本发明结构设计合理，通过对挂具进行改进，可使在待氧化上部电极板的中心位置增加通电位，有效的降低了上部电极两侧而提升了中心区域氧化膜厚度，达到提升整个上部电极氧化膜均匀性的目的。

上述发明虽然在一定程度上缩小了上部电极中心区域与***区域氧化膜厚度，但是上部电极中心区域与***区域氧化膜厚度仍然差距较大。使用时，需要进一步减少该差距，降低上部电极镀膜成本。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

鉴于现有的上部电极氧化膜厚度不均技术问题，本发明通过制作与上部电极尺寸一致的阴极板和对阴极板中心区域处理，产生密集凸起技术方案来解决上述技术问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种上部电极表面氧化膜生成的方法，包括以下步骤：

S1：制作阴极板：在阴极板上制作与上部电极形状尺寸一致的工作区域；

S2：制作凸起：对S1中阴极板的中心区域表面进行处理，使所述表面具有凸起；

S3：生成氧化膜：将经S1步骤和/或S2步骤中处理过的阴极板用于阳极氧化技术中，使上部电极表面形成氧化膜。

优选的，通过在阴极板边缘上覆盖绝缘材料，使阴极板上形成与上部电极形状尺寸一致的工作区域。

优选的，表面进行处理方式为喷砂处理。

优选的，所述阳极氧化技术中使用具有电性连通上部电极中心区域或阴极板中心区域的导电性的挂具将上部电极装挂在阳极横杆上。

一种上部电极，其表面覆盖有氧化膜，所述氧化膜使用所述的上部电极表面氧化膜生成的方法生成的。

优选的，所述上部电极表面氧化膜厚度的标准偏差值为0.35μm～0.93μm。

一种阴极板，所述阴极板的中心区域表面具有凸起。

优选的，所述凸起的区域表面粗糙度为Ra5μm～Ra17μm。

优选的，所述凸起的区域表面粗糙度为Ra5μm～Ra6μm。

优选的，所述凸起的区域表面粗糙度为Ra16μm～Ra17μm。

优选的，所述凸起的区域其表面的粗糙度从所述阴极板的边缘向中心方向递增。

优选的，所述阴极板的工作区域的尺寸与其相对应的上部电极尺寸相同。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明在阴极板上制作与上部电极形状尺寸一致的工作区域，能够避免阴极板产生多余的电场(多余电场是由阴极板大于上部电极的区域产生的)。另外，通过在阴极板边缘上覆盖绝缘材料，使阴极板上形成与上部电极形状尺寸一致的工作区域，不仅不会产生多余电场，影响上部电极电场分布，而且可以使得阴极板重复使用，并应用在不同大小的上部电极镀膜中。

(2)本发明对阴极板的中心区域表面进行处理，使其中心区域表面具有凸起，凸起可以增大阴极板中心区域的单位表面积，使得中心区域的阴极板能够携带更多电荷，提高电场强度。该技术方案通过提高中心区域的电场强度，来增加中心区域氧化膜厚度，进而来解决氧化膜厚度不均问题。

(3)本发明使用具有电性连通上部电极中心区域或阴极板中心区域的挂具将上部电极装挂在阳极横杆上，两块所述阴极板装挂在槽体两侧，然后将所述阴极板和上部电极分别连接在对应的电源上。电源电流能够直接通过挂具进入上部电极或阴极板的中心区域，直接增加中心区域的电流强度，来增加中心区域氧化膜厚度，进而来解决氧化膜厚度不均问题。

附图说明

图1为本发明上部电极主视示意图；

图2为本发明阴极板主视示意图；

图3为本发明氧化膜附在上部电极截面示意图；

图4为本发明阴极板上、下面绝缘材料覆盖示意图；

图5为本发明阴极板上、下、左、右面绝缘材料覆盖示意图；

图6为本发明阴极板中心区域凸起示意图；

图7为本发明阴极板中心区域凸起和阴极板外周区域绝缘材料覆盖示意图；

图8为本发明粗糙度为Ra5μm～Ra6μm阴极板中心区域表面凸起示意图；

图9为本发明粗糙度为Ra16μm～Ra17μm阴极板中心区域表面凸起示意图；

图10为本发明阴极板凸起区域与上部电极电荷分布示意图；

示意图中的标号说明：

1、上部电极；11、上部电极中心区域；12、上部电极外周区域；2、阴极板；21、非工作区域；22、工作区域；221、阴极板中心区域；222、阴极板外周区域；3、氧化膜；4、绝缘材料；5、凸起；6、电荷。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1：

阳极氧化技术中包括电解槽、铝阴极板2、上部电极1(阳极板)、电解液。在阳极氧化技术中，上部电极1、两块阴极板2通过挂具悬浮并淹没在电解液中，上部电极1位于两块阴极板2中间。上部电极1连通电源正极、阴极板2连通电源负极，通电后电解液中的铝电子被氧化，在上部电极1上形成致密的氧化膜3。

为了解决上部电极外周区域12氧化膜3厚度大于上部电极中心区域11的氧化膜3厚度，使得氧化膜3厚度不均的技术问题，本发明提供上部电极1表面氧化膜3生成的方法，包括如下步骤：

S1：制作阴极板2：在阴极板2上制作与上部电极1形状尺寸一致的工作区域22；

S2：制作密集凸起5：对S1中阴极板2的中心区域表面进行处理，使所述表面具有密集的凸起5；

S3：生成氧化膜3：将经S1步骤和/或S2步骤中处理过的阴极板2用于阳极氧化技术中，使上部电极1表面形成氧化膜3。

步骤S3中的阳极氧化技术包括但不限于铝合金硫酸阳极氧化，铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流作用下，在铝制品(阳极：上部电极1)上形成一层氧化膜3的过程。

一、制作与上部电极1形状尺寸一致的阴极板工作区域22。

说明：如图1所示，上部电极1(阳极板)的分为上部电极中心区域11(一般以上部电极1上的密封圈为界限，上部电极中心区域11的面积从其中心开始占整个上部电极1面积的30％～60％)和上部电极外周区域12。

如图2所示，阴极板2分为阴极板工作区域22和阴极板非工作区域2122，阴极板工作区域22与其对应的上部电极1总面积大小一致，阴极板工作区域22以外的为阴极板非工作区域2122。阴极板工作区域22中又包括位于阴极板中心区域221，阴极板中心区域221以外的为阴极板外周区域222。阴极板中心区域221面积大小与对应的上部电极中心区域11面积大小一致。

在生产过中，阴极板2长度和宽度一般大于上部电极1尺寸，目的是，使得一块大的阴极板2可以配备不同大小的上部电极1，因此一块阴极板2可以为不同大小的上部电极1氧化镀膜。但随着上部电极1尺寸增大，阴极板2尺寸也要随之增大(阴极板2面积必须大于阳极板面积)。而当阴极板2超面积超出上部电极1面积时，阴极板2上超出的部分会产生多余的电场，这些多余的电场干扰上部电极1电场分布，使得电流在上部电极1(阳极板) 的外周区域聚集，因此会导致上部电极外周区域12电流强，上部电极中心区域11电流弱，进而导致上部电极1镀膜厚度不均，表现为上部电极中心区域11镀膜厚度薄，上部电极外周区域12镀膜厚度较厚。

为解决上述技术问题，对阴极板2形状进行仿形设计，以使得阴极板工作区域22(该区域与电解液接触)的形状与上部电极1整体形状大小相同或相近。由于阴极板工作区域 22与上部电极1形状尺寸相同，阴极板2不会产生多余电场对上部电极1进行干扰。

仿形设计1：按照上部电极1大小对阴极板2形状进行切割，获得与上部电极1形状尺寸相同的阴极板工作区域22。该设计只保留阴极板工作区域22，无阴极板非工作区域2122，因此一块阴极板2只能用于生产与其对应大小的上部电极1。

仿形设计2：制作若干可拆卸拼装的阴极板2，若干可拆卸阴极板2可互相通过连接件连接拼装在一起。根据上部电极1大小拼装适合尺寸的阴极板2，不仅能解决过大的阴极板 2对上部电极1电场的干扰问题又能解决阴极板2适配不同大小上部电极1的问题。

仿形设计3，按照上部电极1大小形状，将阴极板2划分出工作区域22与非工作区域2122，工作区域22的形状面积与上部电极1(阳极板)相同或相似。非工作区域2122采用绝缘材料4进行密封隔断，被隔断的非工作区域2122不会产生电场，影响上部电极1电场分布。密封隔断材料可采用橡胶胶带对阴极板非工作区域2122进行覆盖。相比于实施例1，该方案好处是能够保留原始阴极板2作用(一块阴极板2可以配备不同大小的上部电极1)，只是在使用时根据上部电极1尺寸大小，使用绝缘胶带调整对应阴极板工作区域22大小即可。为了进一步验证密封隔断对上部电极1影响，进行如下实验：

试验(1)：如图2所示，不对阴极板2做任何处理(作为对比参照)，用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体氧化膜3参数见表格1，镀膜厚上部电极1上的氧化膜3厚度检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.93um。

(标准偏差计算公式为：N为取样数，X_i＝a，b，c，d，e；/>为取样数平均值。A、b、c、d、e表示图1所示中对应点位置的氧化膜3厚度，检测氧化膜 3厚度采用手持式膜厚仪)

表1试验检测结果：

试验(2)：如图4所示，对阴极板2上、下外周区域的非工作区域2122使用绝缘材料4(如PVC材料)遮挡，得到与上部电极1宽度一致，长度不同的阴极板2。使用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体参数见表格2，镀膜厚上部电极1膜厚检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.83μm。

表2试验检测结果：

实验结论：相比于试验(1)结果，仅对阴极板2上、下外周区域的非工作区域2122使用绝缘材料4(如PVC材料)遮挡，能够降低上部电极1上氧化膜3厚度的标准偏差值，因此氧化膜3厚度均匀性得到提升。

实施例2

试验(3)：如图5所示，对阴极板2上、下、左、右的外周区域的非工作区域2122使用绝缘材料4(如PVC材料)遮挡，得到与上部电极1宽度一致，长度一致的阴极板2。使用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体参数见表格3，镀膜厚上部电极1膜厚检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.41μm。

表3试验检测结果：

实验结论：相比于试验(2)结果，对阴极板2上、下、左、右外周区域的非工作区域2122使用绝缘材料4(如PVC材料)遮挡，能够降低上部电极1上氧化膜3厚度的标准偏差值，因此氧化膜3厚度均匀性进一步提高。

实施例3

二、阴极板中心区域221制成具有若干峰谷形状凸起5。

如图10所示，在镀膜过程中，相同投影面积内的阴极板2所带负电荷6数与上部电极 1所带的正电荷6数是一致的。通过提升阴极板中心区域221的电场强度来提升上部电极中心区域11电场强度，从而提高上部电极中心区域11的氧化膜3厚度。

增加阴极板中心区域221的单位表面积(单位表面积是指在单位正投影面积区域内的阴极板2表面积总和)，能够有效提升阴极板中心区域221的电场强度。而改变单位表面积方式之一就是将阴极板中心区域221表面做成具有凹凸不平的形状的(峰谷形状)凸起5，凸起5越密集，其单位表面积越大。由于向上凸起5时，表面发生褶皱，表面积随之增大。因此凸起5可以增加阴极板中心区域221的表面积，使其所能携带的更多的负电荷6。因此将阴极板中心区域221制作成密集凸起5结构，可以提高阴极板中心区域221电场强度。上部电极中心区域11在阴极板中心区域221电场强度影响下，也会对应增强，进而提高上部电极中心区域11的氧化膜3厚度。

密集凸起5制作方式包括并采用喷砂轰击阴极板2表面，使阴极板2表面粗糙度增大，产生密集状峰谷形状凸起5，或者密集凸起5直接由模具成型获得。

为了验证不同凸起5密集程度(使用凸起5区域粗糙度表示)对上部电极1镀膜厚度均匀性影响，进行如下实验。阴极板中心区域221喷砂处理，制成凸起5状：

试验(4)：如图6所示，对阴极板中心区域221进行喷砂处理，使得阴极板中心区域221产生密集凸起5，中心区域粗糙度为Ra5～6μm。使用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体参数见表格4，镀膜厚上部电极1膜厚检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.48μm。

表4试验检测结果：

实验结论：相比于试验(1)结果，对阴极板中心区域221进行喷砂处理，能够降低上部电极1上氧化膜3厚度的标准偏差值，因此提高氧化膜3厚度均匀性。

实施例4：

试验(5)：如图6所示，对阴极板中心区域221进行喷砂处理，使得阴极板中心区域221产生密集凸起5，中心区域粗糙度为Ra16～17μm。使用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体参数见表格5，镀膜厚上部电极1膜厚检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.61μm。

表5试验检测结果：

实验结论：相比于试验(4)结果，对阴极板中心区域221进行喷砂处理，氧化膜3厚度标准偏差值为0.61，氧化膜3厚度均匀性反向降低。因此随着凸起5区域粗糙度越大，氧化膜3 3厚度标准偏差值越大，氧化膜3厚度均匀性反向降低。因此，合理控制凸起5区域粗糙度有利于降低氧化膜3厚度标准偏差值，提高氧化膜3 3厚度均匀性。

实施例5：

试验(6)：如图7所示，

如图7所示：(1)阴极板中心区域221喷砂处理，制成凸起5状：

对阴极板中心区域221进行喷砂处理，使得阴极板中心区域221产生密集凸起5，中心区域粗糙度为Ra5～6um。

(2)制作阴极板2：

对阴极板2上、下、左、右的外周区域的非工作区域2122使用绝缘材料4(如PVC材料)遮挡，得到与上部电极1宽度一致，长度一致的阴极板2。

采用(1)、(2)处理后得到的阴极板2，使用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体参数见表格6，镀膜厚上部电极1膜厚检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.37μm。

表6试验检测结果：

实验结论：相比于实施例1～4技术方案，同时对阴极板2进行遮挡处理和喷砂处理，比单独实施实施例1～4，更有利于进一步降低上部电极1上氧化膜3厚度的标准偏差值，提高氧化膜3厚度均匀性。

实施例6：

结合专用挂具，增加产品中心区域挂点，对提升镀膜厚度均匀性。挂具包括两组具有导电性能的金属丝，一组金属丝一端与上部电极中心区域11电性连接，另一端接到电源对应电极上。另一组金属丝一端电性连接在阴极板中心区域221上，另一端接在电源对应电极上。

使用挂具能够使得电源电流直接通过金属丝流向上部电极1或阴极板中心区域221，改变电场结构，避免电流从上部电极1或阴极板外周区域222流向中心区域过程中电流降低问题。

试验(7)：

(1)阴极板中心区域221喷砂处理，制成凸起5状：

对阴极板中心区域221进行喷砂处理，使得阴极板中心区域221产生密集凸起5，中心区域粗糙度为Ra5～6um。

(2)制作阴极板2：

对阴极板2上、下、左、右的外周区域的非工作区域2122使用绝缘材料4(如PVC材料)遮挡，得到与上部电极1宽度一致，长度一致的阴极板2。

(3)使用挂钩：

采用(1)、(2)、(3)处理后得到的阴极板2，使用其参与镀氧化膜3工艺处理，具体参数见表格7，镀膜厚上部电极1膜厚检测结果，氧化膜3厚度标准偏差值为0.35μm。

表7试验检测结果：

实验结论：相比于试验(6)，同时对阴极板2进行遮挡处理和喷砂处理以及使用挂钩，比单独实施实施例6技术方案，更有利于进一步降低上部电极1上氧化膜3厚度的标准偏差值，提高氧化膜3厚度均匀性。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种上部电极表面氧化膜生成的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制作阴极板：通过在阴极板边缘上覆盖绝缘材料，使阴极板上形成与上部电极形状尺寸一致的工作区域；

S2：制作凸起：对S1中阴极板的中心区域表面进行处理，使所述表面具有凸起；

S3：生成氧化膜：将经S1步骤和/或S2步骤中处理过的阴极板用于阳极氧化技术中 ，使上部电极表面形成氧化膜。

2.根据权利要求1所述的上部电极表面氧化膜生成的方法，S2步骤中，表面进行处理方式为喷砂处理。

3.根据权利要求1所述的上部电极表面氧化膜生成的方法，S3步骤，所述阳极氧化技术中使用具有电性连通上部电极中心区域或阴极板中心区域的导电性的挂具将上部电极装挂在阳极横杆上。

4.根据权利要求1所述的上部电极表面氧化膜生成的方法，其特征在于，所述凸起的区域表面粗糙度为Ra5μm~Ra17μm。

5.根据权利要求4所述的上部电极表面氧化膜生成的方法，其特征在于，所述凸起的区域表面粗糙度为Ra5μm~Ra6μm。

6.根据权利要求4所述的上部电极表面氧化膜生成的方法，其特征在于，所述凸起的区域表面粗糙度为Ra16μm~Ra17μm。

7.根据权利要求1所述的上部电极表面氧化膜生成的方法，其特征在于，所述凸起的区域其表面的粗糙度从所述阴极板的边缘向中心方向递增。

8.一种上部电极，其表面覆盖有氧化膜，其特征在于，所述氧化膜使用权利要求1~3中任意一项所述的上部电极表面氧化膜生成的方法生成的。

9. 根据权利要求8所述的上部电极，其特征在于，所述上部电极表面氧化膜厚度的标准偏差值为0.35μm ~0.93μm。