TWI439577B - 金屬材料表面漸層染色之方法 - Google Patents

Description

金屬材料表面漸層染色之方法

本發明係為一種金屬材料表面漸層染色之方法，尤指於陽極處理製程中在金屬材料表面染色以形成漸層色彩的方法。

現有技術對於3C產品的金屬外殼通常採用噴塗烤漆的方式於外殼表面形成一帶有色彩的油漆層，以增加其外觀美感，但以此種方式所產生的油漆層相當容易磨損而剝落，影響產品的外觀。亦有人利用陽極處理染色的方式於金屬外殼表面進行上色，以鋁合金材料而言，其外表染色的常見方法係可為材料表面經由陽極處理(anodizing)所形成的多孔性膜層結合染料，其於金屬表面所產生的色層的耐磨性均較噴塗烤漆的方式為佳，但缺點是所能表現出的色彩效果有限，因此所製造的產品大多數僅具有單一色彩之外表。

隨著消費者對3C產品的外觀要求愈來愈高，單一色彩外觀已無法滿足現代人的美感標準，若欲於金屬外殼形成具有漸層的多色彩效果，僅以採取噴塗烤漆的技術則勢必仍有色層耐磨性差、牢固度不佳而導致容易剝落等問題而不符需求；然而，若欲利用上述現有技術之陽極處理染色方法則無法使材料表面形成漸層色彩效果，至今尚未有可達到此技術目標的製程方法。因此，現有技術的製程有亟需改良之必要。

有鑒於現今尚無有效的利用陽極處理技術，使金屬表面產生漸層色彩之製程方法，因此本發明提供一種金屬材料表面漸層染色之方法，藉由染色的方法，可產生具有漸層色彩之金屬材料外觀，以解決現有技術之缺陷。

為達到上述目的，本發明提供一種金屬材料表面漸層染色之方法，其係包括下列步驟：提供一金屬材料；對該金屬材料進行前處理，藉以增加金屬材料的表面的可加工性；對該經前處理的金屬材料進行陽極處理，以在該金屬材料表面形成一多孔性膜層；令該形成有多孔性膜層的金屬材料於一環境條件下以一移動速度進入或離開一染料以進行染色，藉以使該金屬材料表面之多孔性膜層具有一漸層色彩。

依據本發明，所述的「增加金屬材料的表面的可加工性」係指但不限於：改變金屬材料的表面的平整度或粗糙度、減少氧化物層或去除油脂，以達到增加陽極處理效果的目的。

較佳的，令該形成有多孔性膜層的金屬材料以一移動速度進入或離開一染料的步驟係令該形成有多孔性膜層的金屬材料以速率為介於每秒0.01毫米及1000毫米之間的定速度或非定速度運動進入或離開染料。

較佳的，該染色步驟中之環境條件係溫度介於0℃至95℃之間。

較佳的，該染色步驟之環境條件係pH值介於3至9之間。

較佳的，該染色步驟中，該染料濃度係為0.01至60 g/L；當該金屬材料之高度為0.5公分至100公分時，其進入或離開染料所需的時間為0.1至60分鐘。進一步而言，本發明之染色步驟該染色步驟中的該非定速度運動係包括上升以及下降移動該形成有多孔性膜層的金屬材料。

進一步而言，本發明之染色步驟中的該非定速度運動係上升移動該形成有多孔性膜層的金屬材料。

進一步而言，本發明之染色步驟中的該非定速度運動係下降移動該形成有多孔性膜層的金屬材料。較佳的，本發明於陽極處理步驟與染色步驟之間可進一步包含有活化步驟以及第一乾燥步驟，其中該活化步驟係對該經陽極處理的金屬材料進行活化，該乾燥步驟係對該經活化後的金屬材料進行脫水乾燥；而於染色步驟之後可進一步包含有第二乾燥步驟，其係對該經染色後的金屬材料進行脫水乾燥。

如上所述，本發明於染色步驟與第二乾燥步驟之間可進一步包含有封孔步驟，其係對該經染色後的金屬材料進行封孔處理。

如上所述，本發明於染色步驟與第二乾燥步驟之間可進一步包含有封孔步驟，其係對該經染色後的金屬材料進行封孔處理；亦可於封孔步驟與第二乾燥步驟之間進一步包含有一除灰步驟，其係對該經封孔處理後的金屬材料進行除灰處理。

依據本發明，所述之染料係有機染料、無機染料等，但不限於上述染料；更佳的係為酸性有機染料。染料的上色方式可為一般習知的浸泡式染色法或施加電場的電解式著色法，其中有機染料以浸泡式染色法為較佳，無機染色以電解式著色法較佳。

依據本發明，所述之金屬材料係可為鋁合金、鈦合金、鎂合金、鐵、鋼、銅合金或其他可以利用化學法、電化學法使其產生多孔性膜層之材料，尤以鋁合金材料為佳。

本發明之優點在於，於金屬材料染色時，將其置於染料中以特定速度移動，可在該金屬材料表面產生漸層的色彩效果，藉由本發明之方法的染色步驟中，依據製程需求調整適當的移動方式、速率與方向，而使所形成的漸層色彩外表，其色層變化係可為規則的漸層變化或不規則的漸層變化，進而達到多變化的外觀造型，符合現今消費者對於3C產品之金屬外殼的美感需求。

為能詳細了解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步配合圖式及較佳實施例，以闡述本發明為達目的所使用的技術手段。

本發明係提供一種金屬材料表面漸層染色之方法，請參閱圖1所示，其步驟係包含有：提供一金屬材料10：於本發明中，該金屬材料的高度可為0.5公分至100公分，且係可為鋁合金、鈦合金、鎂合金、鐵、鋼、銅合金或其他可以利用化學法、電化學法使其產生多孔性膜層之材料，且該金屬材料可以適當加工方法如擠型、鍛燒或壓鑄製作成型；前處理20：此步驟係對該金屬材料進行前處理，以增加金屬材料的表面的可加工性；請進一步參考圖2所示，該前處理20步驟係包括脫脂21、鹼洗22、化拋23以及酸洗24之次步驟，其中：脫脂21：其係將該金屬材料置於含有體積百分比濃度為0.01至50%之脫脂劑的溶液中，並於溫度介於0℃及95℃之間的環境下進行脫脂，以去除該金屬材料表面的油脂或有機化合物；鹼洗22：其係將脫脂後的該金屬材料置於酸鹼值高於7.0(pH>7.0)的鹼性溶液之中，並於溫度介於0℃及95℃之間的環境下進行鹼洗，以清除金屬材料表面上的污染物(例如有機或無機物)；化拋23：其係將鹼洗後的金屬材料置於體積百分比濃度為0.1至98%的酸性溶液中，並於溫度介於0℃至105℃之間的環境下進行化拋；以及酸洗24：其係將化拋後的金屬材料置於酸鹼值小於7(pH<7.0)的酸性溶液中，並於溫度介於0℃至95℃之間的環境下進行酸洗，以去除金屬材料表面上的髒污或氧化物。

該前處理20步驟中，可依據製程需求，於脫脂21、鹼洗22、化拋23以及酸洗24的次步驟之後分別再對金屬材料進行1至5道的水洗處理。而於該金屬材料進行前處理20之後，則續行下列步驟：陽極處理30：其係對該經前處理20的金屬材料進行陽極處理，以體積百分比濃度為0.1至50%的硫酸溶液、草酸溶液、鉻酸溶液、硼酸溶液、酒石酸溶液或其組合所組成的電解液，將該金屬材料置於電解液中，並於溫度介於0℃至50℃之間的環境下，以0.01至5A/dm² 的電流密度對該金屬材料進行陽極處理，處理時間為0.1至120分鐘，以於該金屬材料表面經過氧化反應而形成一多孔性膜層；以及染色40：其係利用夾具夾掣經前述處理所得的金屬材料，並且以一移動速度進入或離開一染料中，其中該形成多孔性膜層的金屬材料係可於溫度介於0℃至95℃之間的環境下，以速率為介於每秒0.1毫米及1000毫米之間的定速度或非定速度運動進入或離開一濃度為0.01至60 g/L的染料，且該染料的pH值係可介於3至9之間，染料中，整體處理時間則可為0.1至60分鐘；而本發明之染色步驟該染色步驟中的該非定速度運動係包括上升移動、下降移動、或者上升以及下降移動該形成有多孔性膜層的金屬材料，以使金屬材料的表面所獲得的漸層色彩可呈現規則的漸層變化或不規則的漸層變化，達到多樣化的漸層染色效果。此步驟所述之染料係可包括有機染料、無機染料等，但不限於上述染料，而染料的上色方式可為一般習知的浸泡式染色法或施加電場的電解式著色法，其中有機染料以浸泡式染色法為較佳，無機染料以電解式著色法較佳；具體而言，於較佳實施例中，該染料係可為酸性有機染料(諸如標準型號為C.I.ACID RED 213、C.I.ACID RED 249、C.I.ACID YELLOW 42、C.I.ACID YELLOW 49、C.I.ACID ORANGE 116、C.I.ACID BLUE 260、C.I.ACID BLUE 113、C.I.ACID GREEN 111、C.I.ACID BROWN 163、C.I.ACID BLACK 172等染料)。

請參閱圖3所示，進一步而言，本發明之方法中於陽極處理30步驟與染色40步驟之間可再包含有活化50步驟，其中：活化50：其係將該經陽極處理的金屬材料置於濃度為0至500 ml/L的酸性溶液中，並於溫度為0℃至95℃之間的環境下進行活化。

活化50步驟完成後，可直接進入染色40步驟以對該金屬材料進行染色，並且亦可於活化50步驟之後再包含有一第一乾燥60步驟，其中：第一乾燥60：其係將該經活化後的金屬材料置於醚類、醇類且/或芳香烴類的有機溶劑中0至60分，再於溫度為0℃至95℃之間的環境下風乾0.1至60分鐘，以使該金屬材料表面呈現乾燥狀態。

再進一步而言，本發明之方法中，於染色步驟之後可再包含有一第二乾燥61步驟，其中：第二乾燥61：其係將該經染色後的金屬材料置於醚類、醇類且/或芳香烴類的有機溶劑中處理0至60分，再於溫度為0℃至95℃之間的環境下風乾0.1至60分鐘，以使該金屬材料表面呈現乾燥狀態。

請參閱圖4所示，又進一步而言，本發明之方法中，於染色步驟之後可再包含有一封孔70步驟，其中：封孔70：其係將該經染色後的金屬材料置於濃度為0.1至50 g/L的封孔劑中，並於溫度為30℃至95℃之間的環境下進行封孔處理。

此外，本發明亦可於封孔70步驟與第二乾燥61步驟之間包含有一除灰80步驟，其中：除灰80：其係將該經封孔處理後的金屬材料置於酸鹼值小於7(pH<7.0)的酸性溶液中進行除灰處理。

以下藉由較佳實施例進一步具體例示說明本發明。應注意的是該等實施例係用以說明本發明者，而非藉以在任何方面限制本發明的範圍

實施例：

準備一高度約為0.5公分至100公分鋁合金材料，將該鋁合金材料以脫脂、鹼洗、化拋、酸洗等方式進行前處理；先將該鋁合金材料置於含有脫脂劑的溶液，於室溫處理環境下進行脫脂後，將該鋁合金材料置於氫氧化鈉溶液中，於室溫環境下進行鹼洗，接著將鋁合金材料置於酸溶液中，於室溫環境下進行化拋，最後將化拋後的該鋁合金材料置於酸溶液中，於室溫環境下進行酸洗，此時便完成該鋁合金材料之前處理的流程。

該鋁合金材料於前處理之後，以酸溶液作為電解液，將鋁合金材料置於電解液中，對該鋁合金材料進行陽極處理，經過陽極處理後的該鋁合金材料表面經過氧化反應而形成一多孔性膜層，隨後可將鋁合金材料置於酸水溶液中且於室溫下進行活化，經活化後的鋁合金材料置入酒精溶液中處理，再進行風乾處理，以使該鋁合金材料表面呈現乾燥狀態。

利用夾具夾掣經前述處理所得的鋁合金材料，並且下降浸入至於濃度為20 g/L的染料中，其中該染料的pH值為5.5，並於室溫的環境(約為25℃)下，以每秒1至50毫米的速率令該鋁合金材料一端下降浸漬至染料中進行染色，整體處理時間為5分鐘，藉以獲得表面具有漸層染色效果的鋁合金材料。

染色處理後，將鋁合金材料之多孔性膜層置於封孔劑中進行封孔處理，再將封孔後的鋁合金材料置於酸溶液中進行除灰，而除灰後的鋁合金材料置於酒精溶液中，再進行風乾，以使該鋁合金材料表面呈現乾燥狀態。

綜合以上所述，由於金屬材料之表面因陽極處理而氧化形成的多孔性膜層，因此利於將該多孔性膜層上結合染料，並可依據需求調控製程的條件參數，而可產生具有單一或混合多種顏色的外觀。透過上述之本發明的步驟，對金屬材料進行適當的前處理、陽極處理等步驟於其表面形成多孔性膜層後，再將金屬材料置於染料中以將該多孔性膜層染色，藉由控制金屬材料於染料中的移動速率、移動方向、染色處理時間以及染料濃度、溫度與pH值等條件參數，以使金屬材料表面可達到漸層顏色變化之效果，相當實用。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明有任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10．．．提供一鋁合金材料

20．．．前處理

21．．．脫脂

22．．．鹼洗

23．．．化拋

24．．．酸洗

30．．．陽極處理

40．．．染色

50．．．活化

60．．．第一乾燥

61．．．第二乾燥

70．．．封孔

80．．．除灰

圖1為本發明之一較佳實施例的流程圖。

圖2為本發明之前處理步驟之次步驟的流程圖。

圖3為本發明之另一較佳實施例的流程圖。

圖4為本發明之再一較佳實施例的流程圖。

10．．．提供一金屬材料

20．．．前處理

30．．．陽極處理

40．．．染色

Claims (15)

1. 一種金屬材料表面漸層染色之方法，其係包括下列步驟：提供一金屬材料；對該金屬材料進行前處理，藉以增加金屬材料的表面的可加工性；對該經前處理的金屬材料進行陽極處理，以在該金屬材料表面形成一多孔性膜層；令該形成有多孔性膜層的金屬材料於一環境條件下以一移動速度進入或離開一染料，以利用浸泡式染色方法進行染色，藉以使該金屬材料表面之多孔性膜層具有一漸層色彩。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中令該形成有多孔性膜層的金屬材料以一移動速度進入或離開一染料的步驟係令該形成有多孔性膜層的金屬材料以速率為介於每秒0.1毫米及1000毫米之間的定速度或非定速度運動進入或離開染料。
3. 如申請專利範圍第2項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中該染色步驟之環境條件係溫度係介於0℃至95℃之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中該染色步驟之環境條件係pH值介於3至9之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中該染色步驟中，該染料濃度係為0.1至60 g/L；當該金屬材料之高度為0.5公分至100公分時，其進入或離開染料所需的時間為0.1至60分鐘。
6. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中染料係為有機染料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中該染色步驟中的該非定速度運動係包括上升以及下降移動該形成有多孔性膜層的金屬材料。
8. 如申請專利範圍第6項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中該染色步驟中的該非定速度運動係上升移動該形成有多孔性膜層的金屬材料。
9. 如申請專利範圍第6項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中該染色步驟中的該非定速度運動係下降移動該形成有多孔性膜層的金屬材料。
10. 如申請專利範圍第7項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中於陽極處理步驟與染色步驟之間進一步包含有活化步驟以及第一乾燥步驟；該活化步驟係對該經陽極處理的金屬材料進行活化，而該第一乾燥步驟係對該經活化後的金屬材料進行脫水以及風乾，使其表面乾燥；以及於該染色步驟可進一步包含有一第二乾燥步驟，該第二乾燥步驟係對該經染色後的金屬材料進行脫水以及風乾，使其表面乾燥。
11. 如申請專利範圍第8項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中於陽極處理步驟與染色步驟之間進一步包含有活化步驟以及第一乾燥步驟；該活化步驟係對該經陽極處理的金屬材料進行活化，而該第一乾燥步驟係對經活 化後的金屬材料進行脫水以及風乾，使其表面乾燥；以及於該染色步驟可進一步包含有一第二乾燥步驟，該第二乾燥步驟係對該經染色後的金屬材料進行脫水以及風乾，使其表面乾燥。
12. 如申請專利範圍第9項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中於陽極處理步驟與染色步驟之間進一步包含有活化步驟以及第一乾燥步驟；該活化步驟係對該經陽極處理的金屬材料進行活化，而該第一乾燥步驟係對該經活化後的金屬材料進行脫水以及風乾，使其表面乾燥；以及於該染色步驟可進一步包含有一第二乾燥步驟，該第二乾燥步驟係對該經染色後的金屬材料進行脫水以及風乾，使其表面乾燥。
13. 如申請專利範圍第11項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中於染色步驟與第二乾燥步驟之間進一步包含有封孔步驟，該封孔步驟係對該經染色後的金屬材料進行封孔處理。
14. 如申請專利範圍第12項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中於染色步驟與第二乾燥步驟之間進一步包含有封孔步驟，該封孔步驟係對該經染色後的金屬材料進行封孔處理。
15. 如申請專利範圍第14項所述之金屬材料表面漸層染色之方法，其中於封孔步驟與第二乾燥步驟之間進一步包含有一除灰步驟，該除灰步驟係對該經封孔處理後的金屬材料進行除灰處理。