TW201300578A - 殼體及其製備方法 - Google Patents

Abstract

一種殼體，包括鋁或鋁合金基體及形成於該鋁或鋁合金基體表面的陽極氧化層，所述殼體還包括形成於該陽極氧化層表面的硬質層，所述硬質層包括依次形成於陽極氧化層表面的鋁層、氮氧化鋁層及氧化矽層。另，提供了一種殼體的製備方法，提供鋁或鋁合金基體；於該鋁或鋁合金基體上形成陽極氧化層；於該陽極氧化層上磁控濺射硬質層，所述硬質層包括依次形成於該陽極氧化層表面的鋁層、氮氧化鋁層及氧化矽層。本發明優點在於籍由磁控濺射在基體上形成陽極氧化層，在該陽極氧化層上形成層硬質膜，解決了陽極氧化層硬度不足的問題。

Description

殼體及其製備方法

本發明涉及一種殼體及其製備方法。

鋁或者鋁合金具有密度小、熱膨脹係數低、比剛度高、比強度高、易加工成型等優異的物理、化學性能。但是鋁或鋁合金存在耐磨性差和易產生塑性變形，大大限制了鋁或鋁合金的應用範圍，因此表面強化是改善鋁或者鋁合金性能的有效方法。

目前，陽極處理是鋁或者鋁合金最常用的表面強化技術，它是以鋁或鋁合金製品為陽極置於電解質溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過程。陽極氧化膜由兩層組成，多孔且較厚的外層是在具有介電性質的緻密的內層上生長起來，該內層也稱為阻擋層（或活性層）。然而陽極氧化膜在硬度上很難與金屬陶瓷膜相比，因此常常導致其很容易被撞傷，導致表面強化效果差。

有鑒於此，提供一種具有良好的硬度及裝飾性外觀的殼體。

另外，還提供一種上述殼體的製備方法。

一種殼體，包括鋁或鋁合金基體及形成於該鋁或鋁合金基體表面的陽極氧化層，所述殼體還包括形成於該陽極氧化層表面的硬質層，所述硬質層包括依次形成於陽極氧化層表面的鋁層、氮氧化鋁層及氧化矽層。

一種殼體的製備方法，包括以下步驟：

提供鋁或鋁合金基體；

於該鋁或鋁合金基體上形成陽極氧化層；

於該陽極氧化層上磁控濺射硬質層，所述硬質層包括依次形成於該陽極氧化層表面的鋁層、氮氧化鋁層及氧化矽層。

本發明的優點在於籍由磁控濺射的方法在鋁或鋁合金基體上形成陽極氧化層，之後，在該陽極氧化層上再籍由磁控濺射形成層硬質膜，解決了陽極氧化層硬度不足的問題。另外，在該硬質層中設置一位於基體與氮氧化鋁層之間的鋁層，能起到一個過渡緩衝的作用，降低了基體與氮氧化鋁層之間的晶格畸變應力，增強了各膜層之間的結合力。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的殼體10包括鋁或鋁合金基體11、形成於該鋁或鋁合金基體11表面的陽極氧化層12，之後，於該陽極氧化層12上磁控濺射形成有一硬質層13，該硬質層13可為一透明的膜層。該殼體10可以為3C電子產品的殼體。

所述硬質層13包括依次籍由磁控濺射形成在該陽極氧化層12表面的鋁層131、氮氧化鋁層133和氧化矽層135，所述鋁層131形成於該陽極氧化層12的表面，所述氮氧化鋁層133形成於鋁層131的表面，所述氧化矽層135形成於氮氧化鋁層133的表面。所述鋁層131的厚度為0.2~0.5μm；所述氮氧化鋁層133的厚度為0.5~1.0μm，所述氧化矽層135的厚度為0.5-1.0μm。

本發明一較佳實施例的製備所述殼體10的方法主要包括如下步驟：

首先對該鋁或鋁合金基體11進行陽極氧化處理，形成一陽極氧化層12，其具體操作參數和步驟：

對陽極氧化後的鋁或鋁合金基體11用去離子水和無水乙醇進行擦拭。再將擦拭後的鋁或鋁合金基體11放入盛裝有丙酮溶液的超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去陽極氧化層12表面的雜質和油污等。

對經超聲波處理後的陽極氧化層12的表面進行電漿清洗，以改善陽極氧化層12表面與後續鍍層的結合力。

參閱圖2，提供一真空鍍膜機100，該真空鍍膜機100包括一鍍膜室20及連接於鍍膜室20的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室20抽真空。該鍍膜室20內設有轉架(未圖示)、相對設置的一對鋁靶22和一對矽靶23。轉架帶動鋁或鋁合金基體11沿圓形的軌跡21公轉，且鋁或鋁合金基體11在沿軌跡21公轉時亦自轉。

對上述真空鍍膜機100的鍍膜室20進行抽真空處理至真空度為1.0×10^-3Pa，以250~500sccm（標準狀態毫升/分鐘）的流量向鍍膜室20中通入純度為99.999%的氬氣，於該形成有陽極氧化層12的鋁或鋁合金基體11上施加-300~-800V的偏壓，電漿清洗時間為3~10min。

在對形成有陽極氧化層12的鋁或鋁合金基體11進行電漿清洗後，在該陽極氧化層12上形成硬質層13。

首先形成所述硬質層13中的鋁層131。形成該鋁層131的具體操作及工藝參數如下：以氬氣為工作氣體，調節氬氣流量為100~200sccm，於鋁或鋁合金基體11上施加-50~-100V的偏壓，設置偏壓的佔空比為50%~80%，並加熱鍍膜室至80~120℃（即濺射溫度為80~120℃）；開啟鋁靶22，設置其功率為5~8kw，沉積鋁層131。沉積該鋁層131的時間為20~40min。

磁控濺射形成氮氧化鋁層133，其具體操作及工藝參數如下：以氬氣為工作氣體，設置氬氣流量為100~300sccm，以氮氣及氧氣為反應氣體，設置氮氣流量為30~100sccm，氧氣的流量為50~100sccm，對鋁或鋁合金基體11施加-50~-100V的偏壓，設置偏壓的佔空比為50%~80%，調整鋁靶功率為5~8kw，沉積氮氧化鋁層133，沉積該氮氧化鋁層133的時間為40~90min。

在該氮氧化鋁133層的表面磁控濺射形成氧化矽層135，其具體操作及工藝參數如下：以氬氣為工作氣體，調節氬氣流量為100~300sccm，於鋁或鋁合金基體11上施加-50~-200V的偏壓，設置偏壓的佔空比為50%~80%，並加熱鍍膜室至50~150℃；調節氧氣的流量為30~100sccm，關閉鋁靶22，開啟矽靶23，設置矽靶功率為6~10kw，沉積該矽層的時間為60~120min。

本發明較佳實施方式的殼體10的製備方法，首先對該鋁或鋁合金基體11上形成陽極氧化層12，之後，在該陽極氧化層12上籍由磁控濺射形成硬質層13。該硬質層13包括依次形成於該鋁或鋁合金基體11上的鋁層131、氮氧化鋁層133及氧化矽層135。

本發明的優點在於籍由磁控濺射的方法在鋁或鋁合金基體11上形成陽極氧化層12，之後，在該陽極氧化層12上再籍由磁控濺射形成透明的硬質層13，解決了陽極氧化層12硬度不足的問題。同時，製備的硬質層13是透明的，不影響陽極氧化層12顏色的顯露，同時該硬質層13還具有金屬質感。另外，在該硬質層13中設置了一位於基體與氮氧化鋁層之間的鋁層，能起到一個過渡緩衝的作用，降低了基體與氮氧化鋁層之間的晶格畸變應力，增強了各膜層之間的結合力

10．．．殼體

11．．．鋁或鋁合金基體

12．．．陽極氧化層

13．．．硬質層

131．．．鋁層

133．．．氮氧化鋁層

135．．．氧化矽

100．．．鍍膜機

20．．．鍍膜室

30．．．真空泵

21．．．軌跡

22．．．鋁靶

23．．．矽靶

圖1為本發明較佳實施例的殼體的剖視圖；

圖2為本發明較佳實施例真空鍍膜機的俯視示意圖。

10．．．殼體

11．．．鋁或鋁合金基體

12．．．陽極氧化層

13．．．硬質層

131．．．鋁層

133．．．氮氧化鋁層

135．．．氧化矽層

Claims (10)

1. 一種殼體，包括鋁或鋁合金基體及形成於該鋁或鋁合金基體表面的陽極氧化層，其改良在於：所述殼體還包括形成於該陽極氧化層表面的硬質層，所述硬質層包括依次形成於陽極氧化層表面的鋁層、氮氧化鋁層及氧化矽層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述鋁層的厚度為0.2~0.5μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述氮氧化鋁層的厚度為0.5~1.0μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述氧化矽層的厚度為0.5-1.0μm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述硬質層以磁控濺射鍍膜法形成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述硬質層為透明膜層。
7. 一種殼體的製備方法，包括以下步驟：
   提供鋁或鋁合金基體；
   於該鋁或鋁合金基體上形成陽極氧化層；
   於該陽極氧化層上磁控濺射硬質層，所述硬質層包括依次形成於該陽極氧化層表面的鋁層、氮氧化鋁層及氧化矽層。
8. 如申請專利範圍第7項所述之殼體的製備方法，磁控濺射所述鋁層的工藝參數為：以氬氣為工作氣體，其流量為100~200sccm，於鋁或鋁合金基體上施加-50~-100V的偏壓，設置偏壓的佔空比為50%~80%，以鋁為靶材，設置其功率為5~8kw，濺射溫度為50~120℃，濺射時間為20~40min。
9. 如申請專利範圍第7項所述之殼體的製備方法，磁控濺射所述氮氧化鋁層的工藝參數為：設置氬氣流量為100~300sccm，以氮氣及氧氣為反應氣體，設置氮氣流量為30~100sccm，氧氣流量為50~100sccm，對基體施加-50~-100V的偏壓，設置偏壓的佔空比為30%~80%，選擇鋁為靶材，設置其功率為5~8kw，沉積氮氧化鋁層的時間為40~90min。
10. 如申請專利範圍第7項所述之殼體的製備方法，磁控濺射所述氧化矽層的工藝參數為：以氬氣為工作氣體，調節氬氣流量為100~300sccm，於基體上施加-50~-200V的偏壓，設置偏壓的佔空比為30%~80%，調節氧氣的流量為30~100sccm，開啟矽靶，設置其功率為6~10kw，沉積該氧化矽層的時間為60~120min。