CN114929938A

CN114929938A - 涂覆的金属合金基材及其制造方法

Info

Publication number: CN114929938A
Application number: CN201980102850.3A
Authority: CN
Inventors: 吴冠霆; 张吉昊; Q·郭
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2022-08-19
Also published as: US20220403528A1; TW202124773A; TWI741849B; WO2021114015A1; EP4073290A1

Abstract

用于电子设备的涂覆的金属合金基材，用于制造用于电子设备的涂覆的金属合金基材的方法和包括涂覆的金属合金基材的用于电子设备的外壳，其中该涂覆的金属合金基材包括至少一个倒角边（1）并包括：沉积在该至少一个倒角边（1）上的钝化层（2）；沉积在该钝化层（2）上的电泳沉积层（3）；和沉积在该电泳沉积层（3）上的疏水层（4）。

Description

涂覆的金属合金基材及其制造方法

电子设备如便携式电脑和移动电话包括位于金属合金外壳内的各种组件。此类金属合金外壳由金属合金基材制成，该金属合金基材提供金属合金外壳所追求的金属光泽。此类外壳应当能够承受来自经常使用的磨损和暴露于自然环境。

附图概述

图1是显示制造用于电子设备的涂覆的金属合金基材的方法的一个实例的流程图。

图2是显示涂覆的金属基材的一个实例的部分截面图。

图3是显示制造涂覆的金属合金基材的方法的一个实例的流程图。

图4是显示包括形成第一层状表面的涂覆的金属基材的一个实例的部分截面图。

图5是作为制造用于电子设备的涂覆的金属合金基材的方法的一个实例的流程图。

图6是显示具有至少一个倒角边的涂覆的金属基材的部分截面图。

图7显示便携式电脑的外壳的一个实例。

该附图描绘了本公开的若干实例。应当理解的是，本公开不限于附图中描绘的实例。

发明详述

在公开和描述涂覆的金属合金基材、制造涂覆的金属合金基材的方法、和具有包括涂覆的金属合金基材的外壳的电子设备之前，要理解的是本公开不限于本文中公开的特定工艺细节和材料，因为此类工艺细节和材料可能有所变化。还要理解的是，本文中所用的术语用于描述特定实例的目的。该术语并非意在限制，因为本公开的范围意在由所附权利要求及其等同物来限制。

要指出，除非上下文清楚地另行规定，本说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。

如果在本文中提及标准测试，除非另行说明，所提及的测试的版本是提交本专利申请时的最近版本。

本文中所用的术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性，其中给定值可以“略高于”或“略低于”该端点。这一术语的灵活度取决于特定变量，并且基于经验和本文的相关描述来确定其在本领域技术人员的知识范围内。

浓度、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式表示或呈现。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围，就像明确列举各数值和子范围那样。作为例证，“大约1重量%至大约5重量%”的数值范围应被解释为不仅包括大约1重量%至大约5重量%的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。由此，在该数值范围中包括独立值，如2、3.5和4，和子范围，如1-3、2-4和3-5等。这一原理同样适用于列举单个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这种解释都适用。

如本文中所用，为方便起见，可能在通用列表中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是，这些列表应该像该列表的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此，如果没有作出相反的指示，此类列表的任一成员不应基于它们出现在同一组中而被解释为同一列表中的任何其它成员的事实等同物。

本文中所用的术语“沉积”当用于指代层的定位或位置时包括术语“设置”或“涂覆”。

本文中所用的术语“雕刻”在用于指代倒角边的形成时包括术语“蚀刻”或“切割”。

本文中所用的术语“疏水”是指分子的物理性质，其中该分子对水具有低亲合力。

本文中所用的术语“倒角边”是指由雕刻或切割产生的基材的任何边缘。

本文中所用的术语“非倒角表面”是指未经雕刻或切割的该基材的任何部分。

本文中所用的术语“LogP”是指分配系数（缩写为P）的对数。LogP是化学物质的疏水性或亲水性的量度。例如，LogP大于5的组分被认为是疏水性化合物。LogP可定义为在平衡时在25℃和标准压力下在正辛醇与水的双相体系中溶质的浓度比。LogP可以例如使用基于片段和/或基于原子的方法通过计算来确定，例如使用Cambridge Soft软件，如ChemDrawUltra 12.0。

本文中所用的术语“接触角”是指通过液体测得的角度，其中液-气界面与固体表面相遇。其经由杨氏方程量化了液体对固体表面的润湿性。在给定的温度和压力下，固体、液体和蒸汽的给定体系具有独特的平衡接触角。但是，在实践中，经常观察到接触角滞后的动态现象，从前进（最大）接触角至后退（最小）接触角。平衡接触在最大值和最小值之间，并可由该最小值和最大值来计算。平衡接触角反映了液体、固体和蒸汽分子相互作用的相对强度。该接触角可使用液滴形状分析仪，如DSA100来测量。

本文中所用的术语“包含”具有开放式含义，其允许存在其它未指定的特征。该术语包括但不限于半封闭式术语“基本由……组成”和封闭式术语“由……组成”。除非上下文另行说明，术语“包含”可以替换为“基本由……组成”或“由……组成”。

除非另行说明，本文中描述的任何特征可以与本文中描述的任何其它特征组合。

本发明人已经发现难以保持金属合金基材的自然金属光泽和高光泽效果。特别地，本发明人已经发现当用于例如点击板、指纹扫描仪、电子设备的外壳的侧壁和标志时，难以在金属合金基材的倒角边处制造金属光泽效果。本发明人已经发现，本文中所述的具有一个或多个倒角边的涂覆的金属合金基材可以产生具有良好的金属光泽外观、良好的耐腐蚀性和/或耐用的涂层的表面。使用施加到一个或多个倒角边的钝化层和电泳沉积层可以允许经由电泳沉积层向倒角节段增添颜色。在该金属合金基材的不同节段中的倒角边可以用具有不同颜色或不同光泽度水平的电泳沉积层来处理，由此为倒角金属合金提供高度灵活的设计解决方案。应用疏水层在一些实例中被视为保持倒角边处的美学性质和光泽度，同时还提高耐腐蚀性。

涂覆的金属合金基材

在一些实例中，提供了用于电子设备的涂覆的金属合金基材，其中该涂覆的金属合金基材包括至少一个倒角边，并包括：

沉积在该至少一个倒角边上的钝化层；

沉积在该钝化层上的电泳沉积层；和

沉积在该电泳沉积层上的疏水层。

金属合金基材

该金属合金基材可包含选自铝、镁、锂、钛、铌、锌及其合金的金属。在一些实例中，该金属合金基材可包含选自铝合金、镁合金、锂合金、钛合金和不锈钢的金属合金。这些金属可以是轻质的，并可提供耐用的外壳。

通常，该金属合金包含至少大约75重量%的金属含量。例如，当该金属合金是镁合金时，该镁合金基于该金属合金的总重量计可包含至少大约80重量%的镁、或至少85重量%的镁、或至少大约90重量%的镁。

该镁合金可进一步包含铝、锌、锰、硅、铜、稀土金属或锆。铝含量可以为大约2.5重量%至大约13.0重量%。当该镁合金包含铝时，则还存在锰、锆或硅中的至少一种。镁合金的实例包括根据美国材料试验协会标准的AZ31B、AZ61、AZ60、AZ80、AM60、AZ91D、LZ91、LZ14、ALZ691合金。

在一个实例中，该金属合金基于该金属合金的总重量计包含以下组分：Al：0.02重量%至9.7重量%，Zn：0.02重量%至1.4重量%，Mn：0.02重量%至0.5重量%，一种或多种选自以下的组分：Si：0.02重量%至0.1重量%，Fe：0.004重量%至0.05重量%，Ca：0.0013重量%至0.04重量%，Ni：0.001重量%至0.005重量%，Cu：0.008重量%至0.05重量%，Li：9.0重量%至14.3重量%，Zr：至多0.002重量%，余量是Mg和不可避免的杂质。

在一些实例中，该金属合金基材可以是嵌件模塑金属基材以形成具有包含其它材料（如塑料）的节段的金属基材。对一些实例而言，该金属合金基材是包含塑料嵌件的嵌件模塑金属基材。该嵌件模塑金属基材可通过使用该金属基材作为模具来形成。该金属模具可具有诸如塑料的材料注入其中以形成塑料嵌件的节段。用于嵌件模塑金属基材的塑料可选自聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯硫醚（PPS）、聚酰胺（尼龙）、聚邻苯二甲酰胺（PPA）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚碳酸酯（PC）和含有15至50重量%玻璃纤维填料的丙烯腈丁二烯苯乙烯与聚碳酸酯（ABS/PC）。

在一些实例中，该金属合金基材已经被预处理以形成如本文中所述的第一层状表面。在一些实例中，该金属合金基材已经被预处理以形成如本文中所述的第一处理表面。

倒角边

该金属合金基材包括一个倒角边或超过一个倒角边。该一个或多个倒角边通过雕刻该金属合金基材来形成。形成倒角边的雕刻方法可以使用多种技术来进行，包括计算机数控（CNC）金刚石切割机或激光雕刻机。该雕刻方法暴露该基材的未氧化表面。以这种方式暴露的基材的未氧化表面是该基材的未涂覆表面，其未经实质性氧化，因此例如其保持其金属外观。

通过用钝化层、电泳沉积层和疏水层涂覆雕刻形成的金属合金基材的未氧化表面，可以保护和保持下方金属基材的吸引人的、闪亮的外观。

钝化层

该钝化层沉积在该至少一个倒角边上。该钝化层可以是透明的。该钝化层可包含螯合剂和金属离子或其螯合金属配合物，或该螯合剂、该金属离子与该螯合金属配合物的混合物。该螯合金属配合物包含与该金属离子配位的配体。该配体是螯合剂。

该螯合剂可选自乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺（EN）、氨三乙酸（NTA）、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)（DTPPH）、次氮基三(亚甲基膦酸)（NTMP）、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸（HEDP）和磷酸。在一个实例中，该螯合剂是DTPPH。

该金属离子选自铝离子、镍离子、铬离子、锡离子、铟离子和锌离子。在一个实例中，该金属离子选自铝离子、镍离子和锌离子。

在一个实例中，该螯合金属配合物可包含螯合至铝离子的DTPPH。在另一实例中，该螯合金属配合物可包含螯合至镍离子的DTPPH。在进一步的实例中，该螯合金属配合物可包含螯合至锌离子的DTPPH。

该钝化层可具有大约30 nm至大约3 µm，如大约200 nm至大约2 µm、或大约500 nm至大约1 µm的厚度。该层的厚度可以在施加后例如使用螺旋测微计或扫描电子显微镜（SEM）来测量。

电泳沉积层

电泳沉积层沉积在该钝化层上。在一些实例中，该电泳沉积层包含电泳聚合物。在一些实例中，该电泳聚合物可选自聚丙烯酸系聚合物、聚丙烯酰胺-丙烯酸系共聚物和含环氧聚合物。

该电泳沉积层可以是透明的。在一个实例中，该电泳沉积层是无色的。在另一实例中，该电泳聚合物层可包含着色剂。

“着色剂”可以是赋予该电泳沉积层颜色的材料。本文中所用的“着色剂”包括颜料和染料，如赋予电泳沉积层颜色如黑色、品红色、青色、黄色和白色的那些。颜料粒子可以遍布该电泳沉积层分散。该颜料可选自炭黑、二氧化钛、粘土、云母、滑石、硫酸钡、碳酸钙、合成颜料、珠光颜料、金属粉末、氧化铝、染料、石墨烯、石墨、颜料着色剂、磁性粒子和无机粉末。尽管本说明书主要例示颜料着色剂的使用，术语“颜料”可以更一般地用于描述颜料着色剂和其它颜料，如有机金属、铁氧体和陶瓷。在一个实例中，该颜料是染料。该染料可以遍布该电泳沉积层分散。

该着色剂可以是与该电泳聚合物相容并可用于提供电泳沉积层的任何着色剂。例如，该着色剂可以作为颜料粒子存在，或可包含树脂和颜料。该颜料可以是任何本领域中标准使用的那些颜料。在一些实例中，该着色剂选自青色颜料、品红色颜料、黄色颜料和黑色颜料。例如，Hoechst的颜料，包括Permanent Yellow DHG、Permanent Yellow GR、Permanent Yellow G、Permanent Yellow NCG-71、Permanent Yellow GG、HansaYellowRA、Hansa Brilliant Yellow 5GX-02、Hansa Yellow X、NOVAPERM® YELLOW HR、NOVAPERM® YELLOW FGL、Hansa Brilliant Yellow 10GX、Permanent Yellow G3R-01、HOSTAPERM® YELLOW H4G、HOSTAPERM® YELLOW H3G、HOSTAPERM® ORANGE GR、HOSTAPERM® SCARLET GO、Permanent Rubine F6B；Sun Chemical的颜料，包括L74-1357 Yellow、L75-1331 Yellow、L75-2337 Yellow；Heubach的颜料，包括DALAMAR® YELLOW YT-858-D；Ciba-Geigy的颜料，包括CROMOPHTHAL® YELLOW 3 G、CROMOPHTHAL® YELLOW GR、CROMOPHTHAL® YELLOW 8 G、IRGAZINE® YELLOW 5GT、IRGALITE® RUBINE 4BL、MONASTRAL® MAGENTA、MONASTRAL® SCARLET、MONASTRAL® VIOLET、MONASTRAL® RED、MONASTRAL® VIOLET；BASF的颜料，包括LUMOGEN® LIGHT YELLOW、PALIOGEN® ORANGE、HELIOGEN® BLUE L 690 IF、HELIOGEN® BLUE TBD 7010、HELIOGEN® BLUE K 7090、HELIOGEN® BLUE L 710 IF、HELIOGEN® BLUE L 6470、HELIOGEN® GREEN K 8683、HELIOGEN® GREEN L 9140；Mobay的颜料，包括QUINDO® MAGENTA、INDOFAST® BRILLIANTSCARLET、QUINDO® RED 6700、QUINDO® RED 6713、INDOFAST® VIOLET；Cabot的颜料，包括Maroon B STERLING® NS BLACK、STERLING® NSX 76、MOGUL® L；DuPont的颜料，包括TIPURE® R-101；和Paul Uhlich的颜料，包括UHLICH® BK 8200。如果该颜料为白色颜料粒子，该颜料粒子可选自TiO₂、碳酸钙、氧化锌及其混合物。在一些实例中，该白色颜料粒子可包含氧化铝-TiO₂颜料。在一些实例中，该着色剂可以是Pacific Blue染料。

该着色剂或颜料基于该电泳沉积层的总重量计可以大约0.1重量%至大约15重量%的量存在于该电泳沉积层中。例如，该着色剂或颜料基于该电泳沉积层的总重量计可以大约0.5重量%至大约13重量%、或大约1重量%至大约12重量%、或大约1.5重量%至大约10重量%、或大约2重量%至大约9重量%、或大约2.5重量%至大约8重量%、或大约3重量%至大约7重量%、或大约3.5重量%至大约6重量%、或大约4重量%至大约5重量%的量存在于该电泳沉积层中。在一些实例中，该着色剂或颜料粒子可以基于该电泳沉积层的总重量计至少5.5重量%、例如基于该电泳沉积层的总重量计至少4.5重量%的量存在于该电泳沉积层中。

在一个实例中，该电泳沉积层基于该电泳沉积层的总重量计包含10重量%的聚丙烯酸系共聚物树脂、0.1重量%的Pacific Blue染料、0.3重量%的阴离子表面活性剂（如十二烷基苯磺酸钠）和89.6重量%的去离子水。

在一些实例中，该电泳沉积层包括至少第一和第二部分，其中第一和第二部分包含不同的着色剂。

该电泳沉积层可具有大约5 µm至大约60 µm，例如大约10 µm至大约55 µm、或大约15 µm至大约50 µm、或大约20 µm至大约45 µm、或大约25 µm至大约40 µm、或大约30 µm至大约35 µm的厚度。该层的厚度可以在其施加后使用例如螺旋测微计或扫描电子显微镜（SEM）来测量。

钝化层和电泳沉积层的存在可以保护和保持下方金属基材的吸引人的、闪亮的外观。

密封层

在一些实例中，该金属合金基材进一步包括沉积在钝化层与电泳沉积层之间的密封层。

在一些实例中，该密封层包含金属化合物和表面活性剂。在一些实例中，该金属化合物可包含选自铝、镍或铈的阳离子。在一些实例中，该金属化合物可包含选自氟离子或乙酸根的阴离子。在一些实例中，该金属化合物选自氟化铝、氟化镍、氟化铈、乙酸铈、乙酸铝、乙酸镍或其组合。在一些实例中，该金属化合物按该密封层的重量计可以大约0.5重量%至大约5.0重量%、或大约0.75至大约4.0重量%、或大约1.0重量%至大约3.5重量%的量存在。

在一些实例中，该表面活性剂是阴离子表面活性剂。在一些实例中，该表面活性剂可选自醇硫酸盐、烷基苯磺酸盐、酪蛋白酸钠、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯烷基醚羧酸钠、十二烷基硫酸钠或其组合。该表面活性剂按该密封层的重量计可以大约0.1重量%至大约2重量%、或大约0.3重量%至大约1.75重量%、或大约0.5重量%至大约1.5重量%的量存在。

在一些实例中，在施加密封层后，加热该密封层。在一些实例中，将该密封层加热到大约25℃至大约100℃的温度。在一些实例中，将该密封层加热到大于大约25℃、或大于30℃、或大于大约40℃、或大于大约50℃、或大于大约60℃、或大于大约70℃、或大于大约80℃、或大于大约90℃的温度。

在一些实例中，该密封层可具有大约1 µm至大约3 µm的厚度。该层的厚度可以在其施加后使用例如螺旋测微计或扫描电子显微镜（SEM）来测量。

疏水层

该疏水层沉积在该电泳沉积层上。在一些实例中，该疏水层是透明的。该疏水层可具有高接触角。在一个实例中，该疏水层可具有大约100°或更大，如大约105°或更大、或大约110°或更大的接触角。

该疏水层可包含疏水性聚合物，例如其包含7个碳或更多个碳。该疏水性聚合物可具有大于大约2、或大于大约2.5、或大于大约3、或大于大约3.5、或大于大约4、或大于大约4.5、或大于大约5的LogP。该疏水性聚合物可具有小于50 mg/ml的在25℃的水中的溶解度、或小于25 mg/ml的在25℃的水中的溶解度或小于10 mg/ml的在25℃的水中的溶解度。

在一些实例中，该疏水层可包含含氟聚合物。该含氟聚合物可选自氟化烯烃基聚合物、氟代丙烯酸酯、氟代硅酮丙烯酸酯、氟代氨基甲酸酯、全氟聚醚、全氟聚氧杂环丁烷、C1至C6 氟调聚物、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和氟代硅氧烷。在一个实例中，该含氟聚合物是聚偏二氟乙烯。

包含在该疏水层中的含氟聚合物可以是UV聚合物，其可以在80至120℃下固化。包含在该疏水层中的含氟聚合物可以是疏水性聚合物，包含7个碳或更多个碳。该含氟聚合物可具有大约25,000至大约100,000的重均分子量。

该疏水层基于该疏水层的总重量计可包含至少20重量%的含氟聚合物。例如，该疏水层基于该疏水层的总重量计可包含至少25重量%的含氟聚合物、或至少30重量%的含氟聚合物、或至少40重量%的含氟聚合物、或至少50重量%的含氟聚合物、或至少60重量%的含氟聚合物、或至少70重量%的含氟聚合物。

在一些实例中，该疏水层可包含长链硅烷聚合物。长链硅烷聚合物在本文中是指具有含至少6个碳、或至少7个碳、或至少8个碳、或至少9个碳、或至少10个碳、或至少11个碳的烷基链的任何烷基取代的硅烷聚合物。该长链硅烷聚合物可选自十二烷基三甲氧基硅烷、巯基十一烷基三甲氧基硅烷、三乙氧基甲硅烷基十一醛、11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷和N-(2-氨基乙基)-11-十一烷基三甲氧基硅烷或其组合。

在一些实例中，该疏水层基于该疏水层的总重量计可包含至少20重量%的长链硅烷聚合物。例如，该疏水层基于该疏水层的总重量计可包含至少25重量%的长链硅烷聚合物，或至少30重量%、或至少40重量%、或至少50重量%、或至少60重量%、或至少70重量%的长链硅烷聚合物。

除疏水性聚合物外，该疏水层可进一步包含丙烯酸系树脂。在一些实例中，该疏水层基于该疏水层的总重量计可包含至少25重量%的丙烯酸系树脂、或至少30重量%的丙烯酸系树脂、或至少40重量%的丙烯酸系树脂、或至少50重量%的丙烯酸系树脂、或至少60重量%的丙烯酸系树脂、或至少70重量%的丙烯酸系树脂。在一些实例中，该丙烯酸系树脂可由至少一种选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或其组合的单体形成。在一些实例中，该丙烯酸系树脂是甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物。

在一些实例中，该丙烯酸系树脂可具有大约80,000至大约200,000、或大约100,000至大约180,000、或大约125,000至大约155,000的重均分子量。在一些实例中，该丙烯酸系树脂可具有大于80,000、或大于100,000、或大于120,000的重均分子量。在一些实例中，该丙烯酸系树脂可具有小于250,000、或小于200,000、或小于180,000的重均分子量。

在一些实例中，该丙烯酸系树脂可具有大于大约50℃、或大于大约55℃的玻璃化转变温度（T _g）。在一些实例中，该丙烯酸系树脂可具有小于大约100℃、或小于大约90℃、或小于大约80℃、或小于大约70℃的玻璃化转变温度（T _g）。在一些实例中，该丙烯酸系树脂可具有大约60℃的玻璃化转变温度（T _g）。测量玻璃化转变温度（T _g）参数的方法描述在例如由J. Brandrup撰写, 由E. H. Immergut编辑的Polymer Handbook, 第3版, Wiley-Interscience中。

在一些实例中，通过施加包含含氟聚合物、丙烯酸系树脂和至少一种溶剂的流体形成该疏水层。在一些实例中，该溶剂是异佛尔酮、环己酮或其组合。在一些实例中，该流体基于该流体的总重量计包含20重量%的聚偏二氟乙烯、40重量%的异佛尔酮、5重量%的环己酮和35重量%的丙烯酸系树脂。在一些实例中，在施加该疏水性流体后加热该疏水层。在一些实例中，将该疏水层加热到至少大约80℃、或至少大约90℃、或至少大约100℃、或至少大约110℃的温度。在一些实例中，将该疏水层加热到大约80℃至大约120℃的温度。

该疏水层可具有大约10 nm至大约1 µm，如大约50 nm至大约900 nm、或大约100nm至大约800 nm、或大约200 nm至大约700 nm、或大约300 nm至大约600 nm、或大约400 nm至大约700 nm的厚度。该层的厚度可以在其施加后使用例如扫描电子显微镜（SEM）来测量。

在一个实例中，该疏水层可施加到整个金属合金基材上，例如，在倒角边和非倒角表面处均将该疏水层施加到该电泳沉积层上。

该疏水层可有助于保持倒角边处的金属光泽。该疏水层可以在倒角边处增强耐腐蚀性。该疏水层可具有防污功能，并提供光滑的触感。该疏水层可具有良好的防水性，并易于清洁。

制造涂覆的金属合金基材的方法

本公开还涉及制造本文中公开的涂覆的金属合金基材的方法。

制造涂覆的金属合金的方法描述在下文中并显示在图1的流程图中。

在一些实例中，提供了制造用于电子设备的涂覆的金属合金基材的方法，该方法包括：

雕刻该金属合金基材以形成至少一个倒角边；

将钝化层施加到该至少一个倒角边上；

将电泳沉积层施加到该钝化层上；和

将疏水层施加到该电泳沉积层上。

在一些实例中，该方法可以重复任意次数。换句话说，在将疏水层施加到该电泳沉积层上之后，存在第二方法，其包括：

雕刻该金属合金基材以形成至少第二倒角边；

将钝化层施加到该至少第二倒角边上；

将电泳沉积层施加到该钝化层上；和

将疏水层施加到该电泳沉积层上。

在一些实例中，将包含第一着色剂的第一电泳沉积层施加到该第一倒角边的钝化层上，并将包含第二着色剂的第二电泳沉积层施加到该第二倒角边的钝化层上。

雕刻该金属合金基材以形成至少一个倒角边。该涂覆的金属合金基材可通过激光切割工艺或计算机数控（CNC）金刚石切割工艺来雕刻。该CNC金刚石切割工艺可使用切削液，包括水基切削液。

通过雕刻形成的倒角边可以是该金属合金基材的暴露的未氧化表面。以这种方式暴露的该基材的未氧化表面是该基材的未涂覆表面，其未经实质性氧化。该雕刻工艺除去一部分金属合金基材（包括例如任何氧化层）以暴露下方基材的闪亮表面。在一些实例中，该金属合金基材在雕刻工艺前已经例如采用本文中所述的方法预涂覆或预处理。如果该金属合金基材已经被预涂覆或预处理，该雕刻工艺除去涂层的一部分以暴露下方基材的闪亮表面。

可以雕刻该金属合金基材以形成至少一个倒角边，由此形成预定图案或形状。该雕刻工艺允许形成图案，这将为倒角边表面提供与未经雕刻的金属合金基材（换句话说，非倒角表面）的纹理或饰面不同的纹理或饰面。

可以采用计算机数控（CNC）金刚石切割机或激光雕刻机来雕刻该金属合金基材以形成至少一个倒角边。采用该工艺，可以切除部分金属合金基材，并且每个所得倒角边可形成边缘、侧壁、标志、用于点击板的间隙、用于指纹扫描仪的间隙。

将钝化层施加到至少一个倒角边上。该钝化层可以喷涂、辊涂、浸涂、或刷涂到该金属合金表面上。

电泳层随后沉积在该钝化层的至少一部分上。为了实施电泳沉积，该金属合金基材被制成电化学电池的电极。该电化学电池还具有作为对电极的惰性电极和包含该电泳聚合物的电解液。跨越该电化学电池的电极施加电位差以便在涂层上沉积该电泳聚合物。该电解液可具有大约1重量%至大约25重量%，如大约5重量%至大约20重量%、或大约10重量%至大约15重量%的电泳聚合物的浓度。该聚合物通常具有可离子化基团。当该聚合物是带负电荷的材料时，其将沉积在带正电荷的电极（阳极）上。当该聚合物是带正电荷的材料时，其将沉积在带负电荷的电极（阴极）上。

在一些实例中，在施加电泳层之前，可以在至少一部分钝化层上沉积密封层。密封层可以例如通过浸涂来施加。将疏水层施加到该电泳沉积层上。该疏水层可以喷涂、辊涂、浸涂或刷涂到该金属合金表面上。

预处理金属合金基材以形成第一层状表面

在一些实例中，在雕刻该金属合金基材前，该金属合金基材可被预处理以形成第一层状表面。

该第一层状表面可包括单个层或多个层的组合。该第一层状表面可包括氧化层、无机层、保护层或其组合。

在一些实例中，雕刻该金属合金基材以形成至少一个倒角边之前，该金属合金基材可用微弧氧化处理或进行初步钝化。

在一些实例中，该金属合金基材在施加疏水层之前用微弧氧化处理。微弧氧化（MAO）是一种电化学氧化方法，其例如可以在该金属合金基材上生成氧化层。

MAO涉及在浸没在电解质中的金属合金的表面上产生微放电以产生结晶氧化物涂层。所得微弧氧化物层可以是延性的，并具有相对高的硬度。不同于阳极氧化工艺，MAO采用高电位，由此发生放电。所得等离子体可以改变氧化物层的结构。MAO是一种化学转化方法，其导致下方的金属合金材料的氧化，而不是在金属合金的表面上设置氧化物层。这可以导致金属表面具有增强的耐磨性和耐腐蚀性，并可以延长组件的寿命。与沉积工艺产生的氧化物层相比，微弧氧化物层对下方的金属合金具有更高的附着力。用于MAO的电解溶液可包含选自硅酸钠、磷酸钠、氟化钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氟锆酸盐、六偏磷酸钠、氟化钠、氧化铝、二氧化硅、草酸铁铵、磷酸盐、聚环氧乙烷烷基酚醚及其组合的电解质。

该氧化层可具有大约3 µm至大约15 µm，如大约5 µm至大约12 µm、大约7 µm至大约10 µm的厚度。该氧化层的厚度可使用例如螺旋测微计或扫描电子显微镜（SEM）来测量。

在一些实例中，该金属合金基材在施加疏水层之前被初步钝化。初步钝化是包括在该金属合金基材上沉积无机层的工艺。该无机层可包含选自钼酸盐、钒酸盐、磷酸盐、铬酸盐、锡酸盐和锰盐的盐。在一个实例中，该无机层包含磷酸盐。该无机层可含有可为第一表面提供深灰色外观的氧化盐。在一个实例中，该无机层可以是不透明的。

该无机层可具有大约0.5 µm至大约5 µm，如大约1 µm至大约4 µm、或大约2 µm至大约3 µm的厚度。该无机层的厚度可使用例如螺旋测微计或扫描电子显微镜（SEM）来测量。

在一个实例中，该金属基材的氧化层和无机层可以均存在。在这些实例中，微弧氧化和初步钝化以逐步方式进行。在一个实例中，该无机层可以沉积或涂覆在该金属合金基材的表面上。

在一个实例中，该氧化层或该无机层可以是单个层。该微弧氧化物层或初步钝化层/无机层本身可以防止该金属合金基材的腐蚀。

该第一层状表面可进一步包括至少一个保护层，如两个、三个或四个保护层。每个保护层可选自底漆涂层、底涂层、粉末涂层和顶涂层。该保护层可以直接沉积或涂覆到该氧化层或该无机层上。在一些实例中，在沉积保护层之后，加热或UV固化该保护层。在一些实例中，该底漆涂层、底涂层和顶涂层可通过印刷施加到该金属合金基材上。这些保护层各自可以由不同的材料制成，并可提供不同的功能，如耐热性、疏水性和抗菌性质。

该底漆涂层可包含聚氨酯或选自炭黑、二氧化钛、粘土、云母、滑石、硫酸钡、碳酸钙、合成颜料、金属粉末、氧化铝、碳纳米管（CNT）、石墨烯、石墨和有机粉末的填料。该有机粉末例如可以是丙烯酸系、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或环氧化物。该底漆涂层例如可包含聚氨酯和如上所述的填料。

在该底漆涂层中可包含耐热材料。在一个实例中，该底漆涂层含有耐热材料、如上所述的填料，并可进一步包含聚氨酯。

该底漆涂层可具有大约5 µm至大约20 µm，如大约7 µm至大约18 µm、或大约10 µm至大约15 µm的厚度。

该底涂层可包含含有聚氨酯的颜料。该底涂层可进一步包含炭黑、二氧化钛、粘土、云母、滑石、硫酸钡、碳酸钙、合成颜料、金属粉末、氧化铝、有机粉末、无机粉末、石墨烯、石墨、塑料珠、有色颜料或染料中的至少一种。该有机粉末例如可以是丙烯酸系、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或环氧化物。

该底涂层可包含选自硫酸钡、滑石、染料和有色颜料的组分。在一个实例中，该底涂层包含有色颜料或染料。

该底涂层可进一步包含耐热材料，如二氧化硅气凝胶。底涂层可包含耐热材料以及如上所述的组分。

该底涂层可具有大约10 µm至大约25 µm，如大约15 µm至大约20 µm的厚度。

通过使用底涂层，其它不同的保护层可以容易地沉积在第一层状表面上。例如，当第一层状表面已经涂有氧化物层时，使用底涂层可改善不同保护层之间的附着力。

该粉末涂层可包含选自环氧树脂、聚(氯乙烯)、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、丙烯酸系和聚苯醚的聚合物。

在一个实例中，该粉末涂层是静电粉末涂层。该粉末涂层可以静电沉积或涂覆到该基材的第一表面上，并随后可以固化该聚合物。

该粉末涂层可进一步包含选自炭黑、二氧化钛、粘土、云母、滑石、硫酸钡、碳酸钙、合成颜料、金属粉末、氧化铝、碳纳米管（CNT）、石墨烯、石墨和有机粉末的填料。该有机粉末例如可以是丙烯酸系、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或环氧化物。在一个实例中，该填料可选自滑石、粘土、石墨烯和高纵横比颜料。

可以施加该粉末涂层并可以在大约120℃至大约190℃的温度下固化该粉末涂层。

该粉末涂层可具有大约20 µm至大约60 µm，如大约30 µm至大约50 µm、或大约35µm至大约45 µm的厚度。

在一些实例中，顶涂层是热敏或可UV固化树脂。该顶涂层可包含聚丙烯酸系树脂、聚氨酯树脂（或聚合物）、氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、丙烯酸系丙烯酸酯树脂或环氧丙烯酸酯树脂或其组合中的至少一种。该顶涂层可包括底层和涂覆或沉积在底层上的顶层。该底层可包含聚氨酯聚合物。该顶层可包含UV表层。UV表层例如可以是树脂，如聚丙烯酸系树脂、聚氨酯树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、丙烯酸系树脂或环氧丙烯酸酯树脂。在一些实例中，发现聚氨酯聚合物显示出与其它涂层的良好附着力。当顶涂层包括底层和顶层时，该底层与该顶层均可以是透明的。该顶涂层可以是透明的。该顶涂层可具有大约10 µm至大约25 µm，如大约15 µm至大约20 µm的总厚度。

该第一层状表面可包括在该金属合金基材上的多个层。在一个实例中，该第一层状表面包括无机层、底漆涂层、底涂层和顶涂层。在一个实例中，该第一层状表面包括无机层、粉末层、底漆涂层、底涂层和顶涂层。

在一个实例中，如图5的流程图中所示，该金属合金基材用MAO预处理以形成氧化层。在该实例中，随后以顺序层形式添加底漆涂层、底涂层和顶涂层。随后用CNC金刚石切割雕刻该金属合金基材以形成倒角边。随后用钝化层、电泳沉积层和疏水层处理该倒角边。

预处理金属合金基材以形成第一处理表面

在一些实例中，在雕刻该金属合金基材之前，可以采用清洁处理，随后进行电泳沉积对该金属合金基材进行预处理，以形成第一处理表面。

施以清洁处理的金属合金基材可以是未经处理的，或已经用初步钝化层、金属基材的氧化层、或金属基材的氧化层与初步钝化层二者进行预处理。

该第一处理表面可以用清洁处理来处理，所述清洁处理选自脱脂、化学抛光和去离子水清洁。该清洁处理可以使该金属合金基材的表面平坦。

在一个实例中，在超声振动浴中进行脱脂：包括在pH 9-13下在超声振动脱脂浴中使用0.3-2.0重量%的酪蛋白酸钠、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯烷基醚羧酸钠和十二烷基硫酸钠的碱性清洁过程，以便从表面除去有机杂质、油脂和油。

在一个实例中，化学抛光使用0.1-3重量%的选自盐酸、硝酸、磷酸、硫酸及其组合的酸溶液来进行。

随后可以将电泳聚合物施加到清洁的金属合金基材表面上。该电泳聚合物层通过例如本文中描述的电泳沉积（EPD）方法来形成。该电泳聚合物可选自聚丙烯酸系聚合物、聚丙烯酰胺-丙烯酸系共聚物和含环氧聚合物。

电子设备

本公开的电子设备可以是计算机、便携式电脑、平板电脑、工作站、手机、便携式网络设备、便携式游戏设备和便携式GPS。

该电子设备具有电路，如母板或显示电路。该外壳可以在该电路外部。

外壳

如本公开中所述，电子设备可具有外壳。在一些实例中，提供了具有外壳的电子设备，其中该外壳包括：

具有至少一个倒角边的金属合金基材；

沉积在该至少一个倒角边上的钝化层；

沉积在该钝化层上的电泳沉积层；和

沉积在该电泳沉积层上的疏水层。

该外壳包括本文中公开的金属合金基材。该金属合金基材可以是轻质的，并可提供耐用的外壳。本公开的外壳可具有在视觉上吸引用户的外观特征，如吸引人的表面光洁度。

该外壳可提供电子设备的外部部分，如电子设备的盖子或壳体。该外壳可包括用于该电子设备的电子组件的支撑结构。该外壳可包括电池盖区域、电池门、通风口或其组合。

该外壳可提供该电子设备的盖子或壳体的主要部分。本文中的术语“主要部分”是指该盖子或壳体的总重量的至少大约50%，例如至少大约60%、至少大约70%、至少大约80%或至少大约90%。该外壳可提供该电子设备的整个盖子或壳体。

该外壳可以是该电子设备的盖子，如盖、壳体或盖子与壳体二者。该壳体可形成该电子设备的盖子的底部或下部。例如，该外壳是便携式电脑、平板电脑或手机的壳体。

该外壳可包括双表面金属合金基材，其中该表面之一是倒角边。该金属合金基材的主要非雕刻表面可提供用于显示屏的边框、壳体、或用于键盘的腕托。

该倒角边可以在该外壳中为触摸板、指纹扫描仪、轨迹球、指点杆或按钮（如鼠标按钮或键盘按钮）提供边缘或周边区域。

本公开的外壳的实例显示在图2、4和6中，其是穿过该外壳的部分横截面。

图2中显示的外壳是该外壳在倒角边（1）处的部分横截面。该倒角边（1）具有沉积在其上的钝化层（2）、沉积在该钝化层上的电泳沉积层（3）、和沉积在该电泳沉积层上的疏水层（4）。

在进一步的实例中，图4显示了具有倒角边（1）的外壳的部分横截面的一个实例。该倒角边（1）具有沉积在其上的钝化层（2）、沉积在该钝化层上的密封层（5）、在该密封层上的电泳沉积层（3）、和沉积在该电泳沉积层上的疏水层（4）。

在进一步的实例中，图6中显示的外壳显示了外壳的横截面的一个实例。该金属合金基材已经首先用氧化层（6）、底漆层（7）、底涂层（8）和顶涂层（9）进行预处理以形成第一涂覆表面。该预处理的金属合金随后被雕刻以形成倒角边（1）。该倒角边具有沉积在其上的钝化层（2）、沉积在该钝化层上的电泳沉积层（3）、和沉积在该电泳沉积层上的疏水层（4）。

图7显示了本公开的外壳的一个实例。该外壳是用于便携式电脑的键盘的壳体（10）。该金属合金基材（11）的未雕刻涂覆表面提供了用于便携式电脑的腕托和盖子。倒角边形成其它表面如（12）、（13）和（14）。发现该外壳的倒角边具有良好的金属光泽。除了高金属光泽外，还发现该表面是耐腐蚀的，并具有耐用的涂层。

实施例

以下举例说明了本文中描述的方法和其它方面的实施例。由此，这些实施例不应被视为限制本公开，而仅仅是为了教导如何进行本公开的实施例。

实施例1

用于便携式电脑的键盘外壳由镁合金基材制造，所述镁合金基材包含镁合金AZ31B，其基于总合金重量包含：Al: 2.5-3.5重量%，Zn: 0.6-1.4重量%，Mn: 0.2重量%，Si:0-1重量%，Cu: 0.05重量%，Ca: 0.04重量%，Fe: 0.005重量%，Ni: 0.005重量%，余量为Mg和不可避免的杂质。

通过微弧氧化在镁合金基材上形成氧化表面层。随后用聚酯聚氨酯的底漆涂层涂覆该氧化表面层。该底漆涂层涂覆有聚氨酯的底涂层和氨基甲酸酯丙烯酸酯的顶涂层。

使用CNC切割工艺将倒角边切割到涂覆的基材中。该工艺使用车床采用金刚石切割程序以除去薄的Mg合金层，以暴露该涂覆的金属合金基材的未氧化表面。这在外壳中切割出用于触摸板的开口。所用机器为Brother Speedio S500 Z1（机器尺寸为61.4”×87.4”×98.3”）。该触摸板的尺寸的宽度为0.3-2 mm。

暴露的倒角边用包含螯合金属配合物的溶液涂覆，其中螯合剂是DTTPH，且金属离子是锌。将该溶液干燥并形成包含DTTPH和锌的透明钝化层。该透明钝化层保护基材的下方金属表面并防止其发生大气氧化。

使用电泳沉积，将基于电泳沉积层的总重量计包含10重量%的聚丙烯酸系聚合物、5重量%的颜料黄191、0.5重量%的聚丙烯酸钠和0.3重量%的戊二醛的电泳沉积层施加到该钝化层上。随后将该基材在170℃下加热45分钟。

通过喷涂疏水性流体向该电泳沉积层施加疏水层，所述疏水性流体基于该疏水性流体的总重量计包含20重量%的聚偏二氟乙烯（Hylar® 460）、40重量%的异佛尔酮、5重量%的环己酮和35重量%的paraloid B44丙烯酸系树脂。将该疏水层加热至100℃的温度以固化。该疏水层具有750 nm的厚度。

在该实施例中，该便携式电脑外壳具有黄色触摸板。

实施例2

如实施例1中所述由镁合金基材制造用于便携式电脑的键盘外壳。

随后使用CNC切割工艺将另外的倒角边切割到涂覆的金属合金基材的第二区域中，以暴露涂覆的金属合金基材的未氧化表面，以便在外壳中切割出用于指纹扫描仪的开口。

如实施例1中所述，向第二倒角边施加透明钝化层。

使用电泳沉积，向密封层施加红色电泳层。该电泳沉积层基于该电泳沉积层的总重量计包含10重量%的聚丙烯酸系聚合物、5重量%的颜料红168 MF、0.5重量%的聚丙烯酸钠和0.3重量%的戊二醛。随后将该基材在170℃下加热45分钟。

如实施例1中所述，向该电泳沉积层施加疏水层。

所得基材具有两个倒角边，其均为有色的。该便携式电脑外壳具有部分黄色触摸板和红色指纹扫描仪。

该实施例的镁合金基材表现出吸引人的金属光泽。发现涂覆的金属合金基材通过了2个循环的根据ASTM B117的 96 小时盐雾测试。在包括该倒角边的该基材的所有部分中均观察到这些耐腐蚀性质。此外，包括倒角边的该基材的不同区域可具有不同的颜色，这些颜色同样是单独选择的。

实施例1和2还通过在该钝化层与该电泳沉积层之间附加地施加密封层来进行。在这些实施例中，将包含3重量%的氟化铝和0.5重量%的表面活性剂的密封层施加到该钝化层上。发现添加密封层进一步增强耐腐蚀性，这被认为是由于降低了暴露的Mg合金表面的表面活性。

Claims

1.用于电子设备的涂覆的金属合金基材，其中所述涂覆的金属合金基材包括至少一个倒角边，并包括：

沉积在所述至少一个倒角边上的钝化层；

沉积在所述钝化层上的电泳沉积层；和

沉积在所述电泳沉积层上的疏水层。

2.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，其中所述钝化层是包含螯合剂和金属离子或其螯合金属配合物的透明钝化层。

3.如权利要求2所述的涂覆的金属合金基材，其中所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺、氨三乙酸、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、次氮基三(亚甲基膦酸)、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸和磷酸，且所述金属离子选自铝离子、镍离子、铬离子、锡离子、铟离子和锌离子。

4.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，其中所述电泳沉积层包含电泳聚合物，所述电泳聚合物选自聚丙烯酸系聚合物、聚丙烯酰胺-丙烯酸系共聚物和含环氧聚合物。

5.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，其中所述电泳沉积层包含着色剂。

6.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，其中所述疏水层包含含氟聚合物，所述含氟聚合物选自氟化烯烃基聚合物、氟代丙烯酸酯、氟代硅酮丙烯酸酯、氟代氨基甲酸酯、全氟聚醚、全氟聚氧杂环丁烷、C1至C6 氟调聚物、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、氟代硅氧烷、十二烷基三甲氧基硅烷、巯基十一烷基三甲氧基硅烷、三乙氧基甲硅烷基十一醛、11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷和N-(2-氨基乙基)-11-十一烷基三甲氧基硅烷。

7.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，进一步包括沉积在所述钝化层与所述电泳沉积层之间的密封层。

8.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，其中所述金属合金基材包含选自铝、镁、锂、钛、铌、锌及其合金的金属。

9.如权利要求1所述的涂覆的金属合金基材，其中所述金属合金基材是包含塑料嵌件的嵌件模塑金属基材。

10.如权利要求9所述的涂覆的金属合金基材，所述塑料嵌件包含选自聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚醚醚酮、聚碳酸酯和丙烯腈丁二烯苯乙烯与聚碳酸酯的塑料。

11.制造用于电子设备的涂覆的金属合金基材的方法，包括：

雕刻所述金属合金基材以形成至少一个倒角边；

将钝化层施加到所述至少一个倒角边上；

将电泳沉积层施加到所述钝化层上；和

将疏水层施加到所述电泳沉积层上。

12.如权利要求11所述的方法，其中使用CNC金刚石切割机或激光雕刻机来雕刻所述金属合金基材。

13.如权利要求11所述的方法，其中将包含第一着色剂的第一电泳沉积层施加到所述钝化层的一部分上，并将包含第二着色剂的第二电泳沉积层施加到所述钝化层的另一部分上。

14.如权利要求11所述的方法，其中雕刻所述金属合金基材以形成至少一个倒角边之前，将所述金属合金基材用微弧氧化处理或进行初步钝化。

15.具有外壳的电子设备，其中所述外壳包括：

具有至少一个倒角边的金属合金基材；

沉积在所述至少一个倒角边上的钝化层；

沉积在所述钝化层上的电泳沉积层；和

沉积在所述电泳沉积层上的疏水层。