用于通过形成分支孔结构来形成白色阳极化膜的方法
用于通过形成分支孔结构来形成白色阳极化膜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明所述的实施例涉及阳极化膜和用于形成阳极化膜的方法。更具体地，描述 了用于提供具有不透明且白色的外观的阳极化膜的方法。
【背景技术】
[0002] 阳极化是一种使得在金属表面上自然形成的保护性氧化物变厚并变坚韧的电化 学工艺。阳极化工艺涉及将金属表面的一部分转换成阳极膜。因此，阳极膜变成金属表面的 整体部分。由于其硬度的原因，阳极膜可针对底层金属来提供耐腐蚀性和表面硬度。此外， 阳极膜可增强金属表面的外表外观。阳极膜具有可被染料注入的多孔微结构。染料可添加 从阳极膜的顶表面观察到的特定颜色。例如，可在阳极膜的孔内注入有机染料以向阳极膜 添加多种颜色中的任一种颜色。可通过调谐染色工艺来选择颜色。例如，可以控制染料的类 型和数量以向阳极膜提供特定颜色和暗度。
[0003] 然而，用于对阳极膜进行着色的常规方法不能实现具有清爽且饱满外观白色的阳 极膜。相反，常规技术使得膜看起来是偏离白色、柔和灰色、奶白或稍微透明的白色。在一些 应用中，这些接近白色的阳极膜可能看起来颜色单调并在外观上不吸引人。
【发明内容】
[0004] 本文描述了涉及阳极膜或阳极化膜以及用于在衬底上形成阳极膜的方法的各种 实施例。实施例描述了用于生产在视觉上不透明且颜色为白色的保护性阳极膜的方法。
[0005] 根据一个实施例，描述了一种用于在金属部件上形成保护膜的方法。该方法涉及 将金属部件的第一部分转换成阻隔层。该阻隔层具有与金属部件的顶表面对应的顶表面并 基本上不具有孔。该方法还涉及在阻隔层的至少顶部部分内形成若干个分支结构。该分支 结构在阻隔层内被布置成分支图案。该分支结构提供光散射介质，该光散射介质对入射在 顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向阻隔层赋予白色外观。该方法还涉及将 金属部件的位于阻隔层下方的第二部分转换成多孔阳极层。该多孔阳极层为阻隔层提供结 构化支撑。
[0006] 根据另一个实施例，描述了一种金属部件。金属部件包括被设置在金属部件的底 层金属表面上方的保护膜。该保护膜包括阻隔层，该阻隔层具有与金属部件的顶表面对应 的顶表面。该阻隔层具有被设置在其中的若干个分支结构。该分支结构在阻隔层内被布置 成分支图案，其中每个分支结构具有细长形状。该分支结构提供光散射介质，该光散射介质 对入射在顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向阻隔层赋予白色外观。该金属 部件还包括被设置在阻隔层下方并且具有若干孔的多孔阳极层。该多孔阳极层为阻隔层提 供结构化支撑。每个孔基本上垂直于顶表面并且基本上平行于其他孔中的每个孔。
[0007] 根据附加实施例，描述了一种金属衬底。该金属衬底包括在底层金属表面上方一 体形成的阳极膜。阳极膜包括阻隔层，该阻隔层具有与金属衬底的顶表面对应的顶表面。该 阻隔层包括氧化物基质内的不规则取向的分支结构的组件。该分支结构的组件对入射在顶 表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向阻隔层赋予白色外观。该阳极膜还包括被 设置在阻隔层和底层金属表面之间的结构化阳极层。结构化阳极层具有足以为阻隔层提供 结构化支撑的厚度。
【附图说明】
[0008] 参考以下描述以及附图可更好地理解所述实施例。此外，参考以下描述和附图可 更好地理解所述实施例的优点。
[0009] 图1A和图1B分别示出了使用传统阳极化技术形成的阳极化膜的一部分的透视图 和横截面视图。
[0010] 图2A-图2E示出了经历阳极化工艺以用于为阳极化膜提供分支孔的金属衬底的横 截面视图。
[0011] 图3示出了用于指示用于为阳极化膜提供分支孔的阳极化工艺的流程图。
[0012] 图4A-图4E示出了经历阳极化工艺以为阳极化膜提供注入金属氧化物颗粒的金属 衬底的横截面视图。
[0013] 图5示出了描述用于为阳极化膜提供所注入的金属络合物的阳极化工艺的流程 图。
[0014] 图6A和图6B示出了经历阳极化工艺以用于为阳极化膜提供具有所注入的金属氧 化物颗粒的分支孔结构的金属衬底的横截面视图。
[0015] 图7示出了用于指示用于为阳极化膜提供分支孔以及注入金属络合物的阳极化工 艺的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 以下公开描述了阳极膜和用于形成阳极膜的方法的各种实施例。在以下描述和附 图中阐述了特定细节，以提供对本技术的各种实施例的彻底理解。此外，在其他适当结构和 环境中，可组合本技术的各种特征、结构和/或特性。在其他情况下，在以下公开中未详细示 出或描述熟知的结构、材料、操作和/或系统，以避免不必要地模糊该技术的各种实施例的 描述。然而，本领域的普通技术人员将认识到，可无需本文阐述的多个细节中的一个或多个 细节，或利用其他结构、方法、部件等来实践本技术。
[0017] 本专利申请论述了外观为白色的阳极膜和用于形成这种阳极膜的方法。通常，白 色是对几乎所有可见波长的光进行漫反射的物体颜色。本文所述的方法提供了阳极膜内的 内表面，该内表面可对通过阳极膜外表面的基本上所有波长的可见光进行漫反射，从而向 阳极膜赋予白色外观。该阳极膜可充当保护层，因为其可为底层衬底提供耐腐蚀性和表面 硬度。白色阳极膜很适合向消费产品的可见部分提供保护性美观的表面。例如，本文所述的 方法可用于提供电子设备的金属外壳和壳体的保护性的和美观的外部。
[0018] 用于形成白色阳极膜的一种技术涉及一种光学方法，其中修改膜的多孔微结构以 提供光散射介质。该技术涉及在阳极模内形成分支孔或不规则布置的孔。该分支孔系统可 散射或漫射来自衬底的顶表面的入射可见光，从而为阳极膜赋予从衬底的顶表面观看时的 白色外观。
[0019] 另一技术涉及化学方法，其中在阳极膜的孔内注入金属络合物。该金属络合物在 电解溶液中提供，该金属络合物是金属氧化物的离子形式。在向电解溶液施加电压时，可将 金属络合物汲取到阳极膜的孔中。一旦处于孔中，金属络合物便可经历化学反应以形成金 属氧化物。在一些实施例中，金属氧化物的颜色为白色，由此向阳极膜赋予白色外观，这种 外观可从衬底的顶表面观察到。
[0020]如本文所用，术语阳极膜、阳极化膜、阳极层、阳极化层、氧化物膜和氧化物层可互 换地使用，并且指任何适当的氧化物膜。阳极膜被形成在金属衬底的金属表面上。金属衬底 可包括若干个适当的金属中的任一适当的金属。在一些实施例中，金属衬底包括纯铝或铝 合金。在一些实施例中，适当的铝合金包括1000、2000、5000、6000和7000系列铝合金。
[0021]图1A和图1B分别示出了使用传统阳极化技术形成的阳极化膜的一部分的透视图 和横截面视图。图1A和图1B示出了具有被设置在金属衬底104上方的阳极膜102的部件100。 通常，通过将金属衬底的顶部部分转换成氧化物来在金属衬底上生长阳极膜。因此，阳极膜 变成金属表面的一体部分。如图所示，阳极膜102具有若干个孔106,该若干个孔是相对于衬 底104的表面基本上垂直形成的细长开口。孔106均匀地形成在整个阳极膜102内并彼此平 行，并且相对于顶表面108和金属衬底104是垂直的。每个孔106具有阳极膜102的顶表面108 处的开放末端和接近金属衬底104的闭合末端。阳极膜102通常具有半透明的特性。也就是 说，入射在顶表面108上的大部分可见光可穿透阳极膜102并反射离开金属衬底104。结果， 具有阳极膜102的金属部件将通常具有稍微柔和的金属外观。
[0022] 形成分支孔结构
[0023] -种用于在衬底上提供白色阳极膜的方法涉及在阳极膜内形成分支孔结构。图 2A-图2E示出了经历阳极化工艺以用于为阳极膜提供分支孔的金属部件200的表面的横截 面视图。在图2A处，将衬底202的顶部部分转换成阻隔层206。如此，阻隔层206的顶表面对应 于部件200的顶表面204。因为基本上不具有孔诸如部件100的孔106,所以阻隔层206通常是 薄的、较致密的均匀厚度的阻隔氧化物，该阻隔氧化物为非多孔层。在一些实施例中，形成 阻隔层206可能涉及在包含中性溶液到弱碱性溶液的电解质浴中对部件200进行阳极化。在 一个实施例中，使用包含单乙醇胺和硫酸的弱碱性浴。在一些实施例中，阻隔层206在顶表 面204处具有锯齿状部分208。与典型的多孔阳极膜的孔相比，锯齿状部分208的形状通常宽 而浅。阻隔层206通常生长到小于约1微米的厚度。
[0024] 在图2B处，在阻隔层206内形成分支结构210。在一些实施例中，锯齿状部分208可 促进形成分支结构210。类似于阳极化工艺，可通过使用弱酸浴将部件200暴露于电解工艺 来在阻隔层206内形成分支结构210。在一些实施例中，在形成分支结构210期间施加恒定电 压。表1提供了适于在阻隔层206内形成分支结构210的电解工艺条件范围。
[0025] 表 1
[0026]
L〇〇27」由于阻隔层206通常不导电且致密，因此在阻隔层206内形成分支结构210的电解 工艺与使用典型的阳极化工艺形成孔相比通常很慢。因为电解工艺很慢，所以该工艺期间 的电流密度值通常很低。代替长平行孔诸如图1A和图1B的孔106,分支结构210在与慢分支 结构210形成相称的分支图案中生长。分支结构210通常彼此不平行，并且与典型的阳极孔 相比长度通常更短。如图所示，相对于表面204以不规则且不平行的取向来布置分支结构 210。因此，从顶表面204进入的光可散射或从分支结构210的壁漫反射离开。为了进行例示， 光线240可从顶表面204进入，并以第一角度反射离开分支结构210的一部分。光线242可进 入顶表面204 ,并以与第一角度不同的第二角度反射离开分支结构208的不同部分。通过这 种方式，阻隔层206内的分支结构21的组件可充当光散射介质，该光散射介质用于漫射从顶 表面204进入的入射可见光，从而为阻隔层206和部件200赋予不透明且白色的外观。阻隔层 206的不透明量将取决于从分支结构210的壁反射离开的光量，而不是取决于透过阻隔层 206的光量。
[0028] 在分支结构210通过阻隔层206的厚度被完全形成时，电流密度达到所谓的恢复电 流值。在这个点处，电流密度升高并且电解工艺继续将金属衬底202转换成多孔阳极氧化 物。图2C示出了位于阻隔层206下方的被转换成多孔阳极层212的金属衬底202的一部分。一 旦达到电流恢复值，孔214便开始形成，并继续形成并转换金属衬底202的一部分，直到达到 期望的厚度。在一些实施例中，达到电流恢复值所花的时间介于约10分钟到25分钟之间。在 一些实施例中，在达到电流恢复值之后，使用恒定电流密度阳极化工艺。在多孔阳极层212 继续构建时，可提高电压以保持恒定电流密度。通常将多孔阳极层212生长到比阻隔层206 更大的厚度，并可向阻隔层206提供结构化支撑。在一些实施例中，将多孔阳极层212生长到 介于约5微米和30微米之间的厚度。
[0029] 孔214实际上继续或从分支结构210分支出来。即，酸性电解溶液可行进通过分支 结构210的底部，在此处孔214开始形成。如图所示，孔214形成为基本上彼此平行的取向，并 相对于顶表面204为基本上垂直的，这很像标准阳极化工艺。孔214具有从分支结构210延续 的顶端，以及与底层金属衬底202的表面相邻的底端。在形成多孔阳极层212之后，衬底202 具有包括分支结构210的系统的保护层216,从而向部件200赋予不透明且白色的品质并支 撑多孔阳极层212。
[0030] 在一些实施例中，还可向多孔阳极层212赋予不透明且白色的品质。图2D示出了处 理多孔阳极层212以具有不透明且白色外观之后的部件200。可以通过将部件200暴露于具 有电压较弱的酸性浴的电解工艺来实现不透明且白色外观。在一些实施例中，电解浴溶液 包含磷酸。表2提供了适于形成球根形状的底部部分218的阳极化工艺条件范围。
[0031] 表2
[0032]
~如图所示，修改了孔214的底部部1分218的形状以具有球根形状。球根形状的底部1 部分218的平均宽度比孔214的剩余部分220的平均宽度更宽。球根形状的底部部分218具有 相对于孔214的剩余部分220向外延伸的倒圆侧壁。光线244可从顶表面204进入并以第一角 度反射离开球根形状的底部部分218的一部分。光线246可进入顶表面204并以与第一角度 不同的第二角度反射离开球根形状的底部部分218的不同部分。通过这种方式，在多孔阳极 层212内的球根形状的底部部分218的组件可充当光散射介质，该光散射介质用于漫射从顶 表面204进入的入射可见光并且向多孔阳极层212和部件200添加不透明且白色的外观。多 孔阳极层212的不透明量可取决于从球根形状的底部部分218反射离开的光量，而不是取决 于透过多孔阳极层212的光量。
[0034] 在一些实施例中，可向多孔阳极层212施加附加处理。图2E示出了多孔阳极层212 已经历附加处理之后的部件200。如图所示，使孔214的壁232粗糙化以具有凸起形状或不规 则形状。在一些实施例中，用于制造不规则孔壁232的工艺还可涉及加宽孔214。可通过将部 件200暴露于弱碱性溶液来完成不规则孔壁232的形成。在一些实施例中，溶液包括金属盐。 表3提供了适于使孔壁232粗糙化的典型溶液条件范围。
[0035] 表 3
[0036]
[0037] 不规则形状的孔壁232的部分相对于孔214的剩余部分220向外延伸，从而形成入 射光可散射离开的表面。光线248可从顶表面204进入并以第一角度反射离开不规则形状的 孔壁232。光线250可进入顶表面204并以与第一角度不同的第二角度反射离开不规则形状 的孔壁232的不同部分。通过这种方式，多孔阳极层212内的不规则形状的孔壁232的组件可 充当光散射介质，该光散射介质用于漫射从顶表面204进入的入射可见光，由此增加多孔阳 极层212和部件200的不透明且白色的外观。
[0038] 图3示出了用于指示根据所述的实施例的用于在衬底上形成具有分支孔系统的阳 极化膜的阳极化工艺的流程图300。在流程图300的阳极化工艺之前，可使用例如抛光工艺 或纹理化工艺来对衬底的表面进行抛光。在一些实施例中，衬底经历一个或多个预阳极化 工艺以清洁表面。在302处，将衬底的第一部分转换成阻隔层。在一些实施例中，阻隔层具有 顶表面，该顶表面具有锯齿状部分，与阳极孔相比该锯齿状部分宽而浅。这些锯齿状部分可 促进形成分支结构。在304处，在阻隔层内形成分支结构。与典型的阳极化工艺相比，可通过 将衬底在低电压或电流密度下暴露于酸性电解浴来形成分支结构。分支结构的形状细长， 并在与阳极化工艺期间施加的更低电压或电流密度相称的分支图案中生长。分支结构的分 支或不规则的布置可漫射入射可见光，从而为阻隔层赋予不透明且白色的外观。在306处， 将衬底的位于阻隔层下方的第二部分转换成多孔阳极层。多孔阳极层可向阻隔层添加结构 化支撑。可通过继续用于形成分支结构的阳极化工艺直到电流达到恢复电流值，然后继续 阳极化工艺直到达到目标阳极层厚度来形成多孔阳极层。在工艺302、304和306之后，所得 的阳极膜可具有不透明且白色的外观，该阳极膜可充分厚以为底层衬底提供保护。
[0039] 在308处，任选地修改孔的底部的形状，以具有球根形状。多孔阳极层内的孔底部 的球根形状可充当第二光散射介质，该第二光散射介质用于向衬底添加不透明且白色的品 质。在310处，任选地加宽孔并任选地使孔壁粗糙化。粗糙化的不规则形状壁可增加从多孔 阳极层散射的光量，并添加衬底的白色和不透明度。
[0040] 注入金属络合物
[0041] 用于在衬底上提供白色阳极膜的另一种方法涉及在阳极膜的孔内注入金属络合 物。颜色为白色的标准染料通常不能配合在阳极膜的孔内。例如，一些白色染料包含二氧化 钛(Ti〇2)颗粒。二氧化钛通常形成具有2微米到3微米范围的直径的颗粒。然而，典型的氧化 铝膜的孔通常具有10纳米到20纳米范围的直径。本文所述的方法涉及将金属络合物注入到 阳极膜的孔中，其中它们经历化学反应，以便一旦在孔内存留便形成金属氧化物颗粒。通过 这种方式，可在阳极孔内形成本来不能配合在阳极孔内的金属氧化物颗粒。
[0042]图4A-图4E示出了经历阳极化工艺以用于使用所注入的金属络合物来提供阳极膜 的金属衬底表面的横截面视图。在图4A处，将包括顶表面404的一部分转换成多孔阳极层 412。如此，多孔阳极层412的顶表面对应于部件400的顶表面404。多孔阳极层412具有孔 414,该孔形状细长并且基本上彼此平行并相对于顶表面404为基本上垂直的。孔414具有顶 表面404处的顶端和与底层金属402的表面相邻的底端。可使用用于形成多孔阳极层212的 任何适当的阳极化条件。多孔阳极层412通常在外观上是半透明的。如此，可通过多孔阳极 层412部分看到底层金属402的表面，在从顶表面404观看时，赋予部件400柔和的金属色彩 和外观。在一些实施例中，将阳极层412生长到介于约5微米和30微米之间的厚度。
[0043] 在图4B处，任选地加宽阳极层412的孔414以达到比加宽之前的孔414的平均直径 更宽的平均直径430。可加宽孔414,以适应后续过程中的金属络合物的注入。加宽孔414的 量可取决于特定的应用要求。通常，更宽的孔414允许金属络合物在更大空间中注入。在一 个实施例中，可通过将部件400暴露于具有带有相对较弱电压的酸性浴的电解工艺来实现 孔414的加宽。在一些实施例中，溶液包含金属盐。在一些情况下，加宽工艺还使孔414的壁 粗糙化和/或修改孔414的底部部分。
[0044]在图4C处，利用金属络合物424来注入孔414,该金属络合物是含金属的化合物。在 一些实施例中，金属络合物424是离子形式的金属氧化物化合物。在有或没有孔加宽工艺的 情况下，金属络合物424的平均直径小于典型氧化铝膜的平均孔尺寸。因此，金属络合物424 可容易配合在阳极层412的孔414内。此外，在金属络合物424是阴离子形式的实施例中，在 向电解工艺中的溶液施加电压时，金属络合物424朝衬底402电极被吸引，并被驱动到孔414 的底部中。在一些实施例中，添加金属络合物424，直到孔414基本上被金属络合物424填充， 如图4C中所示。在一个实施例中，金属络合物424包含氧化钛阴离子。可通过在含水电解质 溶液中提供硫酸氧钛(Ti0S0 4)和草酸(C2H2〇4)来形成氧化钛阴离子。在溶液中，硫酸氧钛形 成氧化钛（IV)络合物（[Ti0(C 204)2 ]2_)。在一个实施例中，通过在含水电解溶液中提供Ti (0H)2[0CH(CH3)C00H]2+C3H 80来形成氧化钛（IV)阴离子。表4提供了适于利用氧化钛金属络 合物来注入孔414的典型电解工艺条件范围。
[0045] 表 4
[0046]
LUW/j 住团4U处，一且住·η^414|Α」部，se牌羊ui柳2?Γ?Τ柳4Ζ41￡μ」昍赶贝彳七子汉孤以形成 金属氧化物化合物434。例如，氧化钛络合物（[??Ο((：204)2]2?可能在孔414内经历以下反应。
[0048] [TiO(C204)2]2-+20Η--Ti〇2 · H2〇+2C2〇42-
[0049] 因此，一旦在孔414内部，便可将氧化钛（IV) 络合物转换成氧化钛化合物。一旦在 孔414内部，金属氧化物化合物的颗粒434便通常具有大于金属络合物424的尺寸并由此被 夹带在孔414内。在一些实施例中，金属氧化物颗粒434根据孔414来与形状和尺寸保持一 致。在本文所述的实施例中，金属氧化物颗粒434的颜色通常是白色，因为它们基本上对所 有可见波长的光进行漫反射。例如，光线444可从顶表面404进入并以第一角度反射离开金 属氧化物颗粒434的一部分。光线446可进入顶表面404并以与第一角度不同的第二角度反 射离开金属氧化物颗粒434的不同部分。通过这种方式，多孔阳极层412内的金属氧化物颗 粒434可充当光散射介质，该光散射介质用于散射从顶表面404进入的入射可见光，从而为 多孔阳极层412和部件400赋予不透明且白色的外观。可通过调节孔414内注入并被转换成 金属氧化物颗粒434的金属络合物424的量来控制多孔阳极层412的白度。通常，孔414内的 金属氧化物颗粒434越多，多孔阳极层412和部件400将使白色显得越饱和。
[0050] 在图4E处，任选地使用密封工艺来密封孔414。密封使孔414闭合，使得孔414可辅 助保持金属氧化物颗粒434。密封工艺可使多孔阳极层412的孔壁膨胀并闭合孔414的顶端。 可使用任何适当的密封工艺。在一个实施例中，密封工艺包括使部件400暴露于包含具有乙 酸镍的热水的溶液。在一些实施例中，密封工艺迫使一些金属氧化物颗粒434从孔414的顶 部部分发生位移。如图所示，在图4D中，在密封工艺期间已使孔414的顶部部分处的金属氧 化物颗粒434的部分发生位移。在一些实施例中，金属氧化物颗粒434驻留在孔414的底部部 分内。因此，即使在密封工艺之后，金属氧化物颗粒434的部分仍然保留在孔内。
[0051] 图5示出了用于指示根据所述的实施例的用于形成具有所注入的金属氧化物颗粒 的阳极化膜的阳极化工艺的流程图500。在流程图500的阳极化工艺之前，可使用例如抛光 工艺或纹理化工艺来对衬底的表面进行抛光。在一些实施例中，衬底经历一个或多个预阳 极化工艺以清洁表面。在502处，在衬底中形成多孔阳极膜。该多孔阳极膜具有彼此平行取 向而形成的细长孔。此时，多孔阳极膜通常具有半透明外观。在504处，任选地加宽孔以适应 后续过程506中更多的金属络合物。在506处，利用金属络合物来注入孔。可使用电解工艺来 朝衬底电极驱动阴离子金属络合物并进入孔底部中。一旦在孔内，金属络合物便可经历化 学反应，以形成金属氧化物颗粒并向多孔阳极膜和衬底赋予不透明且白色的外观。在一个 实施例中，金属氧化物颗粒包括具有白色外观的氧化钛。在508处，任选地使用密封工艺来 密封多孔阳极膜的孔。密封工艺在阳极化工艺和白化工艺之后将金属氧化物颗粒保持在孔 内。
[0052]在一些实施例中，可组合上述形成分支孔结构的方法和注入金属络合物的方法的 各方面。图6A示出了在衬底602上方形成具有阻隔层606和多孔阳极层612的部件600。该阻 隔层606具有分支结构610与多孔阳极层612内的孔614是连续的。如图所示，在分支结构610 和孔614内注入金属络合物628,这类似于图4C的金属络合物。在图6B处，已以化学方式改变 金属络合物628以形成金属氧化物颗粒630,这类似于图4D的金属氧化物颗粒。金属氧化物 颗粒630通常根据分支结构610和孔614来保持形状和尺寸。金属氧化物颗粒630的颜色通常 是白色，因为它们可对基本上所有波长的可见光进行漫反射。例如，光线644可从顶表面604 进入并以第一角度反射离开金属氧化物颗粒630的一部分。光线646可进入顶表面604并以 与第一角度不同的第二角度反射离开金属氧化物颗粒630的不同部分。通过这种方式，阻隔 层606和多孔阳极层612内的金属氧化物颗粒630可充当光散射介质，该光散射介质用于漫 射从顶表面604进入的入射可见光，从而为阻隔层606和多孔阳极层612和部件400赋予不透 明且白色的外观。
[0053]流程图700示出了用于形成具有分支孔和所注入的金属络合物的阳极化工艺，如 图6中所示。在流程图700的阳极化工艺之前，可使用例如抛光工艺或纹理化工艺来对衬底 的表面进行抛光。在一些实施例中，衬底经历一个或多个预阳极化工艺以清洁表面。在702 处，在衬底上方的保护性阳极层内形成分支结构和孔。在704处，利用金属络合物来注入分 支结构和孔。在706处，一旦在孔内，金属络合物便可经历化学反应，以形成可漫射入射可见 光的金属氧化物颗粒，由此向多孔阳极膜和衬底赋予不透明且白色的外观。在706处，任选 地使用密封工艺来密封多孔阳极膜的分支结构和孔。
[0054] 需注意，在完成流程图300、500和700的任一个过程之后，可进一步利用一种或多 种适当的后期阳极化工艺来处理衬底。在一些实施例中，进一步使用染料或电化学着色工 艺来对多孔阳极膜进行着色。在一些实施例中，使用机械方法诸如抛光或研磨来对多孔阳 极膜的表面进行抛光。
[0055]在一些实施例中，可在上文所述的一种或多种白化工艺之前掩蔽部件的部分，使 得部件的掩蔽部分不被暴露于白化工艺。例如，可使用光致抗蚀剂材料来掩蔽部件的部分。 通过这种方式，部件的部分可具有白色阳极膜，并且其他部分可具有标准半透明阳极膜。 [0056]在上述描述中，为了进行解释，所使用的特定命名提供对所述实施例的彻底理解。 然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施例不需要这些具体细节。 因此，对特定实施例的上述描述是出于例示和描述的目的而呈现的。这些描述不旨在被认 为是穷举性的或将所述的实施例限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而 言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
【主权项】
1. 一种用于在金属部件上形成保护膜的方法，包括： 将所述金属部件的第一部分转换成阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属部件的顶表面 对应的顶表面，其中所述阻隔层基本上不具有孔； 在所述阻隔层的至少顶部部分内形成多个分支结构，所述多个分支结构在所述阻隔层 内被布置成分支图案，其中所述多个分支结构提供光散射介质，所述光散射介质对入射在 所述顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向所述阻隔层赋予白色外观；以及 将所述金属部件的位于所述阻隔层下方的第二部分转换成多孔阳极层，所述多孔阳极 层为所述阻隔层提供结构化支撑。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔阳极层包括平行布置的孔，所述孔具有与 所述多个分支结构相邻的顶端和与所述金属部件的底层金属表面相邻的底端。3. 根据权利要求2所述的方法，还包括： 修改所述孔的底端以具有球根形状，其中所述球根形状的底端提供第二光散射介质， 所述第二光散射介质用于反射从所述顶表面接收的入射可见光并向所述保护膜添加附加 白色品质。4. 根据权利要求2所述的方法，还包括： 使所述孔的孔壁粗糙化以具有不规则形状，其中所述不规则形状的孔壁增加对离开所 述保护膜的光的散射并向所述保护膜添加附加白色品质。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述阻隔层在所述阻隔层的所述顶表面处具有多 个锯齿状部分，其中所述多个锯齿状部分促进所述多个分支结构的形成。6. 根据权利要求1所述的方法，其中转换所述第一部分包括在电解工艺期间将所述部 件暴露于弱碱性电解浴中。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述弱碱性浴包含单乙醇胺和硫酸。8. 根据权利要求1所述的方法，其中形成所述多个分支结构包括将所述部件暴露于使 用恒定电压的电解工艺。9. 根据权利要求8所述的方法，其中转换所述第二部分包括继续形成所述分支结构的 阳极化工艺，直到达到电流恢复值，然后继续所述阳极化工艺，直到达到所述多孔阳极层的 目标厚度。10. 根据权利要求1-9中任一项所述的方法，还包括： 向所述多孔阳极层的多个阳极孔和所述多个分支结构的至少一部分中注入金属离子； 以及 将所注入的金属离子转换成金属氧化物颗粒，从而形成第二光散射介质。11. 一种金属部件，包括： 保护膜，所述保护膜被设置在所述金属部件的底层金属表面上方，所述保护膜包括： 阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属部件的顶表面对应的顶表面，所述阻隔层具有被 设置在其中的多个分支结构，所述分支结构在所述阻隔层内被布置成分支图案，其中每个 分支结构具有细长形状，其中所述多个分支结构提供光散射介质，所述光散射介质对入射 在所述顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向所述阻隔层赋予白色外观;和 多孔阳极层，所述多孔阳极层被设置在所述阻隔层下方并具有多个孔，所述多孔阳极 层为所述阻隔层提供结构化支撑，其中所述孔中的每个孔基本上垂直于所述顶表面并且基 本上彼此平行。12. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述多孔阳极层具有比所述阻隔层更大的 厚度。13. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述多个孔具有与所述分支结构相邻的顶 端和与所述金属部件的底层金属表面相邻的底端。14. 根据权利要求13所述的金属部件，其中所述底端具有球根形状，其中所述多个球根 底端提供第二光散射介质，所述第二光散射介质用于反射从所述顶表面接收的入射可见光 并进一步向所述保护膜添加白色品质。15. 根据权利要求14所述的金属部件，其中所述球根底端的平均直径大于所述多个孔 的剩余部分的平均直径。16. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述孔具有不规则形状的孔壁，所述不规则 形状的孔壁散射从所述顶表面接收的光并向所述保护膜添加另外的白色品质。17. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述金属部件包含铝。18. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述分支结构的平均长度小于所述孔的平 均长度。19. 根据权利要求11-18中任一项所述的金属部件，还包括： 第二光散射介质，所述第二光散射介质位于所述保护膜内，所述第二光散射介 质包括 在所述多孔阳极层的所述多个孔和所述分支结构的至少一部分内注入的多个金属氧化物 颗粒。20. 根据权利要求19所述的金属部件，其中所述多个金属氧化物颗粒包含二氧化钛。21. -种金属衬底，包括： 阳极膜，所述阳极膜一体形成在底层金属表面上方，所述阳极膜包括： 阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属衬底的顶表面对应的顶表面，所述阻隔层包括氧 化物基质内的不规则取向的分支结构的组件，其中所述分支结构的组件对入射在所述顶表 面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向所述阻隔层赋予白色外观;和 结构化阳极层，所述结构化阳极层被设置在所述阻隔层和所述底层金属表面之间，所 述结构化阳极层具有足以为所述阻隔层提供结构化支撑的厚度。22. 根据权利要求21所述的金属衬底，其中所述结构化层包括多个孔，并且其中所述孔 中的每个孔基本上垂直于所述顶表面并且基本上彼此平行。23. 根据权利要求22所述的金属衬底，其中所述多个孔具有与所述分支结构相邻的顶 端和与所述金属衬底的底层金属表面相邻的底端，其中所述底端的形状是球根形，所述底 端对照射在所述顶表面上的入射可见光进行漫反射并向所述结构化层赋予白色外观。24. 根据权利要求22所述的金属衬底，其中所述多个孔具有不规则形状的孔壁，所述不 规则形状的孔壁反射照射在所述顶表面上的入射可见光并向所述结构化层赋予附加白色 外观。25. 根据权利要求21所述的金属衬底，其中所述阻隔层具有第一厚度并且所述结构化 阳极层具有第二厚度，其中所述第二厚度大于所述第一厚度。26. 根据权利要求21-25中任一项所述的金属衬底，其中所述结构化阳极层的多个孔和 所述分支结构的至少一部分在其中注入有金属氧化物颗粒，使得所注入的金属氧化物颗粒 进一步使所述阳极膜变白。27. 根据权利要求26所述的金属衬底，其中金属氧化物颗粒包含二氧化钛。28. -种在金属衬底上提供具有白色外观的阳极膜的方法，所述方法包括： 将所述金属衬底的一部分转换成基本上不具有孔的阻隔层；以及 在所述阻隔层内形成分支结构，所述分支结构各自具有细长形状，并且在所述阻隔层 内以相对于彼此的不平行配置进行布置，从而形成用于向所述阳极膜赋予所述白色外观的 光散射介质。29. 根据权利要求28所述的方法，其中所述阻隔层在所述阻隔层的暴露表面上具有多 个锯齿状部分，其中所述锯齿状部分促进所述分支结构的形成。30. 根据权利要求28所述的方法，其中将所述金属衬底的一部分转换成阻隔层包括在 包含中性溶液到弱碱性溶液的电解浴中对所述金属衬底进行阳极化。31. 根据权利要求30所述的方法，其中所述电解浴包含单乙醇胺和硫酸。32. 根据权利要求28所述的方法，其中穿过所述阻隔层的基本上整个厚度来形成所述 分支结构。33. 根据权利要求28所述的方法，其中形成所述分支结构包括： 在弱酸性浴中将所述阻隔层暴露于电解工艺。34. 根据权利要求33所述的方法，其中弱酸性浴具有约10摄氏度到约24摄氏度范围内 的温度。35. 根据权利要求33所述的方法，其中所述电解工艺包括施加约5伏和约30伏之间的电 压。36. 根据权利要求33所述的方法，其中所述电解工艺包括施加约0.2A/dm2和约3/OA/dm2 之间的电流密度。37. 根据权利要求33所述的方法，其中所述电解工艺包括施加少于约60分钟的电压。38. 根据权利要求28-37中任一项所述的方法，还包括： 将所述金属衬底的第二部分转换成多孔阳极层，使得所述多孔阳极层被设置在所述阻 隔层和所述金属衬底之间，其中所述多孔阳极层具有比所述阻隔层的厚度充分大的厚度， 以便为所述阻隔层提供结构化支撑。39. 根据权利要求38所述的方法，其中所述多孔阳极层包括多个孔，所述多个孔具有与 所述金属衬底相邻的底端，所述方法还包括： 修改底端以具有球根形状，其中所述多个球根形状的底端提供进一步使所述阳极膜的 所述白色外观变白的第二光散射介质。40. -种电子设备，包括： 金属外壳，所述金属外壳具有在其上形成的白色保护性涂层，所述白色保护性涂层包 括： 阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属外壳的外表面对应的暴露表面，所述阻隔层具有 被设置在其中的多个分支结构，其中每个分支结构具有细长形状，所述分支结构在所述阻 隔层内被布置成分支图案，所述分支结构对入射所述暴露表面的光进行散射，从而向所述 白色保护性涂层赋予白色外观;和 多孔阳极层，所述多孔阳极层被设置在所述阻隔层和所述金属外壳的金属表面之间， 所述多孔阳极层具有比所述阻隔层的厚度更大的厚度。41. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述阻隔层具有约1微米的厚度。42. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述多孔阳极层具有在约5微米和约30微米 之间的范围内的厚度。43. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述多孔阳极层包括多个孔，所述多个孔具 有与所述分支结构相邻的顶端和与所述金属表面相邻的底端，其中所述底端的形状是球根 形，使得所述底端进一步对入射所述暴露表面的光进行散射，从而增加所述白色保护性涂 层的所述白色外观。44. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述多孔阳极层包括多个孔，所述多个孔具 有不规则形状的孔壁，所述不规则形状的孔壁进一步对入射所述暴露表面的光进行散射， 从而增加所述白色保护性涂层的所述白色外观。45. 根据权利要求40-44中任一项所述的电子设备，其中所述多孔阳极层包括多个孔， 其中所述多个孔和所述分支结构的至少一部分在其中注入有金属氧化物颗粒，使得所注入 的金属氧化物颗粒进一步对入射所述暴露表面的光进行散射，从而增加所述白色保护性涂 层的所述白色外观。46. 根据权利要求45所述的电子设备，其中所述金属氧化物颗粒包含二氧化钛。47. -种对金属部件进行阳极化的方法，所述方法包括： 将所述金属部件的第一部分转换成阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属部件的外表面 对应的第一表面，其中所述阻隔层基本上不具有孔； 在所述阻隔层内形成多个分支结构，其中所述多个分支结构中的每个分支结构具有细 长形状，所述多个分支结构在所述阻隔层内被布置成分支图案； 将所述金属部件的第二部分转换成多孔阳极层，所述多孔阳极层具有多个基本上平行 布置的孔； 将金属离子注入到所述基本上平行布置的孔和所述多个分支结构的至少一部分中；以 及 将所注入的金属离子转换成金属氧化物颗粒，使得所述金属氧化物颗粒被夹带在所述 阻隔层和多孔阳极层内，其中所述多个分支结构和所夹带的金属氧化物颗粒对入射所述金 属部件的所述外表面的光进行漫散射，从而向所述金属部件赋予白色外观。48. 根据权利要求47所述的方法，其中所述阻隔层生长到小于所述多孔阳极层的厚度 的厚度。49. 根据权利要求48所述的方法，其中所述阻隔层生长到约1微米的厚度。50. 根据权利要求48所述的方法，其中所述多孔阳极层生长到约5微米和约30微米之间 的厚度。51. 根据权利要求47所述的方法，其中利用与将所述金属部件的所述第二部分转换成 所述多孔阳极层相同的电解浴来形成所述多个分支结构。52. 根据权利要求51所述的方法，其中形成多个分支结构涉及使用电解工艺，直到电流 密度达到恢复电流值，在这个时间点处，所述电流密度升高并且开始将所述金属部件的所 述第二部分转换成多孔阳极层。53. 根据权利要求52所述的方法，其中所述电解工艺发生约10分钟和25分钟之间，直到 达到所述恢复电流值。54. 根据权利要求47所述的方法，其中将所述金属部件的所述第二部分转换成多孔阳 极层涉及电解工艺，其中使用基本上恒定的电流密度。55. 根据权利要求47所述的方法，其中所述多个基本上平行布置的孔与所述多个分支 结构是连续的。56. 根据权利要求47所述的方法，其中所述多个基本上平行布置的孔具有与所述多个 分支结构相邻的第一端和与底层金属衬底相邻的第二端，所述方法还包括： 修改第二端以具有球根形状，其中所述球根形状的第二端进一步对入射所述金属部件 的所述外表面的光进行漫散射，从而增加所述金属部件的所述白色外观。57. 根据权利要求47所述的方法，还包括： 使所述多个基本上平行布置的孔的孔壁粗糙化以具有不规则形状，其中所述不规则形 状的孔壁进一步对入射所述金属部件的所述外表面的光进行漫散射，从而增加所述金属部 件的所述白色外观。58. 根据权利要求47所述的方法，其中形成所述多个分支结构包括将所述阻隔层暴露 于弱酸性浴中的电解工艺。59. 根据权利要求58所述的方法，其中所述电解工艺包括施加约5伏和约30伏之间的电 压。60. 根据权利要求47-59中任一项所述的方法，其中所述金属氧化物颗粒包含二氧化 钛。
【专利摘要】本文所述的实施例涉及阳极化过程以及阳极化膜。可使用所述的方法来在衬底上形成不透明且白色的阳极化膜。在一些实施例中，该方法涉及形成具有分支孔结构的阳极化膜。该分支孔结构为入射可见光提供光散射介质，从而向阳极化膜赋予不透明且白色的外观。在一些实施例中，该方法涉及在阳极化膜的孔内注入金属络合物离子。一旦处于孔内，金属络合物离子便经历化学变化，从而形成金属氧化物颗粒。该金属氧化物颗粒为入射可见光提供光散射介质，从而向阳极化膜赋予不透明且白色的外观。在一些实施例中，组合了用于形成不规则孔或分支孔的方法和用于在孔内注入金属络合物离子的方法的各个方面。
【IPC分类】C25D11/02
【公开号】CN105492663
【申请号】CN201480047716
【发明人】正成建部, J·R·阿卡纳, 大岛贵弘, P·N·罗素-克拉克, 浴口真幸, 原健二
【申请人】苹果公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月27日
【公告号】EP3017093A1, US9051658, US20150090597, US20150225867, WO2015047634A1
【技术领域】
[0001] 本发明所述的实施例涉及阳极化膜和用于形成阳极化膜的方法。更具体地，描述 了用于提供具有不透明且白色的外观的阳极化膜的方法。
【背景技术】
[0002] 阳极化是一种使得在金属表面上自然形成的保护性氧化物变厚并变坚韧的电化 学工艺。阳极化工艺涉及将金属表面的一部分转换成阳极膜。因此，阳极膜变成金属表面的 整体部分。由于其硬度的原因，阳极膜可针对底层金属来提供耐腐蚀性和表面硬度。此外， 阳极膜可增强金属表面的外表外观。阳极膜具有可被染料注入的多孔微结构。染料可添加 从阳极膜的顶表面观察到的特定颜色。例如，可在阳极膜的孔内注入有机染料以向阳极膜 添加多种颜色中的任一种颜色。可通过调谐染色工艺来选择颜色。例如，可以控制染料的类 型和数量以向阳极膜提供特定颜色和暗度。
[0003] 然而，用于对阳极膜进行着色的常规方法不能实现具有清爽且饱满外观白色的阳 极膜。相反，常规技术使得膜看起来是偏离白色、柔和灰色、奶白或稍微透明的白色。在一些 应用中，这些接近白色的阳极膜可能看起来颜色单调并在外观上不吸引人。
【发明内容】
[0004] 本文描述了涉及阳极膜或阳极化膜以及用于在衬底上形成阳极膜的方法的各种 实施例。实施例描述了用于生产在视觉上不透明且颜色为白色的保护性阳极膜的方法。
[0005] 根据一个实施例，描述了一种用于在金属部件上形成保护膜的方法。该方法涉及 将金属部件的第一部分转换成阻隔层。该阻隔层具有与金属部件的顶表面对应的顶表面并 基本上不具有孔。该方法还涉及在阻隔层的至少顶部部分内形成若干个分支结构。该分支 结构在阻隔层内被布置成分支图案。该分支结构提供光散射介质，该光散射介质对入射在 顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向阻隔层赋予白色外观。该方法还涉及将 金属部件的位于阻隔层下方的第二部分转换成多孔阳极层。该多孔阳极层为阻隔层提供结 构化支撑。
[0006] 根据另一个实施例，描述了一种金属部件。金属部件包括被设置在金属部件的底 层金属表面上方的保护膜。该保护膜包括阻隔层，该阻隔层具有与金属部件的顶表面对应 的顶表面。该阻隔层具有被设置在其中的若干个分支结构。该分支结构在阻隔层内被布置 成分支图案，其中每个分支结构具有细长形状。该分支结构提供光散射介质，该光散射介质 对入射在顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向阻隔层赋予白色外观。该金属 部件还包括被设置在阻隔层下方并且具有若干孔的多孔阳极层。该多孔阳极层为阻隔层提 供结构化支撑。每个孔基本上垂直于顶表面并且基本上平行于其他孔中的每个孔。
[0007] 根据附加实施例，描述了一种金属衬底。该金属衬底包括在底层金属表面上方一 体形成的阳极膜。阳极膜包括阻隔层，该阻隔层具有与金属衬底的顶表面对应的顶表面。该 阻隔层包括氧化物基质内的不规则取向的分支结构的组件。该分支结构的组件对入射在顶 表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向阻隔层赋予白色外观。该阳极膜还包括被 设置在阻隔层和底层金属表面之间的结构化阳极层。结构化阳极层具有足以为阻隔层提供 结构化支撑的厚度。
【附图说明】
[0008] 参考以下描述以及附图可更好地理解所述实施例。此外，参考以下描述和附图可 更好地理解所述实施例的优点。
[0009] 图1A和图1B分别示出了使用传统阳极化技术形成的阳极化膜的一部分的透视图 和横截面视图。
[0010] 图2A-图2E示出了经历阳极化工艺以用于为阳极化膜提供分支孔的金属衬底的横 截面视图。
[0011] 图3示出了用于指示用于为阳极化膜提供分支孔的阳极化工艺的流程图。
[0012] 图4A-图4E示出了经历阳极化工艺以为阳极化膜提供注入金属氧化物颗粒的金属 衬底的横截面视图。
[0013] 图5示出了描述用于为阳极化膜提供所注入的金属络合物的阳极化工艺的流程 图。
[0014] 图6A和图6B示出了经历阳极化工艺以用于为阳极化膜提供具有所注入的金属氧 化物颗粒的分支孔结构的金属衬底的横截面视图。
[0015] 图7示出了用于指示用于为阳极化膜提供分支孔以及注入金属络合物的阳极化工 艺的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 以下公开描述了阳极膜和用于形成阳极膜的方法的各种实施例。在以下描述和附 图中阐述了特定细节，以提供对本技术的各种实施例的彻底理解。此外，在其他适当结构和 环境中，可组合本技术的各种特征、结构和/或特性。在其他情况下，在以下公开中未详细示 出或描述熟知的结构、材料、操作和/或系统，以避免不必要地模糊该技术的各种实施例的 描述。然而，本领域的普通技术人员将认识到，可无需本文阐述的多个细节中的一个或多个 细节，或利用其他结构、方法、部件等来实践本技术。
[0017] 本专利申请论述了外观为白色的阳极膜和用于形成这种阳极膜的方法。通常，白 色是对几乎所有可见波长的光进行漫反射的物体颜色。本文所述的方法提供了阳极膜内的 内表面，该内表面可对通过阳极膜外表面的基本上所有波长的可见光进行漫反射，从而向 阳极膜赋予白色外观。该阳极膜可充当保护层，因为其可为底层衬底提供耐腐蚀性和表面 硬度。白色阳极膜很适合向消费产品的可见部分提供保护性美观的表面。例如，本文所述的 方法可用于提供电子设备的金属外壳和壳体的保护性的和美观的外部。
[0018] 用于形成白色阳极膜的一种技术涉及一种光学方法，其中修改膜的多孔微结构以 提供光散射介质。该技术涉及在阳极模内形成分支孔或不规则布置的孔。该分支孔系统可 散射或漫射来自衬底的顶表面的入射可见光，从而为阳极膜赋予从衬底的顶表面观看时的 白色外观。
[0019] 另一技术涉及化学方法，其中在阳极膜的孔内注入金属络合物。该金属络合物在 电解溶液中提供，该金属络合物是金属氧化物的离子形式。在向电解溶液施加电压时，可将 金属络合物汲取到阳极膜的孔中。一旦处于孔中，金属络合物便可经历化学反应以形成金 属氧化物。在一些实施例中，金属氧化物的颜色为白色，由此向阳极膜赋予白色外观，这种 外观可从衬底的顶表面观察到。
[0020]如本文所用，术语阳极膜、阳极化膜、阳极层、阳极化层、氧化物膜和氧化物层可互 换地使用，并且指任何适当的氧化物膜。阳极膜被形成在金属衬底的金属表面上。金属衬底 可包括若干个适当的金属中的任一适当的金属。在一些实施例中，金属衬底包括纯铝或铝 合金。在一些实施例中，适当的铝合金包括1000、2000、5000、6000和7000系列铝合金。
[0021]图1A和图1B分别示出了使用传统阳极化技术形成的阳极化膜的一部分的透视图 和横截面视图。图1A和图1B示出了具有被设置在金属衬底104上方的阳极膜102的部件100。 通常，通过将金属衬底的顶部部分转换成氧化物来在金属衬底上生长阳极膜。因此，阳极膜 变成金属表面的一体部分。如图所示，阳极膜102具有若干个孔106,该若干个孔是相对于衬 底104的表面基本上垂直形成的细长开口。孔106均匀地形成在整个阳极膜102内并彼此平 行，并且相对于顶表面108和金属衬底104是垂直的。每个孔106具有阳极膜102的顶表面108 处的开放末端和接近金属衬底104的闭合末端。阳极膜102通常具有半透明的特性。也就是 说，入射在顶表面108上的大部分可见光可穿透阳极膜102并反射离开金属衬底104。结果， 具有阳极膜102的金属部件将通常具有稍微柔和的金属外观。
[0022] 形成分支孔结构
[0023] -种用于在衬底上提供白色阳极膜的方法涉及在阳极膜内形成分支孔结构。图 2A-图2E示出了经历阳极化工艺以用于为阳极膜提供分支孔的金属部件200的表面的横截 面视图。在图2A处，将衬底202的顶部部分转换成阻隔层206。如此，阻隔层206的顶表面对应 于部件200的顶表面204。因为基本上不具有孔诸如部件100的孔106,所以阻隔层206通常是 薄的、较致密的均匀厚度的阻隔氧化物，该阻隔氧化物为非多孔层。在一些实施例中，形成 阻隔层206可能涉及在包含中性溶液到弱碱性溶液的电解质浴中对部件200进行阳极化。在 一个实施例中，使用包含单乙醇胺和硫酸的弱碱性浴。在一些实施例中，阻隔层206在顶表 面204处具有锯齿状部分208。与典型的多孔阳极膜的孔相比，锯齿状部分208的形状通常宽 而浅。阻隔层206通常生长到小于约1微米的厚度。
[0024] 在图2B处，在阻隔层206内形成分支结构210。在一些实施例中，锯齿状部分208可 促进形成分支结构210。类似于阳极化工艺，可通过使用弱酸浴将部件200暴露于电解工艺 来在阻隔层206内形成分支结构210。在一些实施例中，在形成分支结构210期间施加恒定电 压。表1提供了适于在阻隔层206内形成分支结构210的电解工艺条件范围。
[0025] 表 1
[0026]
L〇〇27」由于阻隔层206通常不导电且致密，因此在阻隔层206内形成分支结构210的电解 工艺与使用典型的阳极化工艺形成孔相比通常很慢。因为电解工艺很慢，所以该工艺期间 的电流密度值通常很低。代替长平行孔诸如图1A和图1B的孔106,分支结构210在与慢分支 结构210形成相称的分支图案中生长。分支结构210通常彼此不平行，并且与典型的阳极孔 相比长度通常更短。如图所示，相对于表面204以不规则且不平行的取向来布置分支结构 210。因此，从顶表面204进入的光可散射或从分支结构210的壁漫反射离开。为了进行例示， 光线240可从顶表面204进入，并以第一角度反射离开分支结构210的一部分。光线242可进 入顶表面204 ,并以与第一角度不同的第二角度反射离开分支结构208的不同部分。通过这 种方式，阻隔层206内的分支结构21的组件可充当光散射介质，该光散射介质用于漫射从顶 表面204进入的入射可见光，从而为阻隔层206和部件200赋予不透明且白色的外观。阻隔层 206的不透明量将取决于从分支结构210的壁反射离开的光量，而不是取决于透过阻隔层 206的光量。
[0028] 在分支结构210通过阻隔层206的厚度被完全形成时，电流密度达到所谓的恢复电 流值。在这个点处，电流密度升高并且电解工艺继续将金属衬底202转换成多孔阳极氧化 物。图2C示出了位于阻隔层206下方的被转换成多孔阳极层212的金属衬底202的一部分。一 旦达到电流恢复值，孔214便开始形成，并继续形成并转换金属衬底202的一部分，直到达到 期望的厚度。在一些实施例中，达到电流恢复值所花的时间介于约10分钟到25分钟之间。在 一些实施例中，在达到电流恢复值之后，使用恒定电流密度阳极化工艺。在多孔阳极层212 继续构建时，可提高电压以保持恒定电流密度。通常将多孔阳极层212生长到比阻隔层206 更大的厚度，并可向阻隔层206提供结构化支撑。在一些实施例中，将多孔阳极层212生长到 介于约5微米和30微米之间的厚度。
[0029] 孔214实际上继续或从分支结构210分支出来。即，酸性电解溶液可行进通过分支 结构210的底部，在此处孔214开始形成。如图所示，孔214形成为基本上彼此平行的取向，并 相对于顶表面204为基本上垂直的，这很像标准阳极化工艺。孔214具有从分支结构210延续 的顶端，以及与底层金属衬底202的表面相邻的底端。在形成多孔阳极层212之后，衬底202 具有包括分支结构210的系统的保护层216,从而向部件200赋予不透明且白色的品质并支 撑多孔阳极层212。
[0030] 在一些实施例中，还可向多孔阳极层212赋予不透明且白色的品质。图2D示出了处 理多孔阳极层212以具有不透明且白色外观之后的部件200。可以通过将部件200暴露于具 有电压较弱的酸性浴的电解工艺来实现不透明且白色外观。在一些实施例中，电解浴溶液 包含磷酸。表2提供了适于形成球根形状的底部部分218的阳极化工艺条件范围。
[0031] 表2
[0032]
~如图所示，修改了孔214的底部部1分218的形状以具有球根形状。球根形状的底部1 部分218的平均宽度比孔214的剩余部分220的平均宽度更宽。球根形状的底部部分218具有 相对于孔214的剩余部分220向外延伸的倒圆侧壁。光线244可从顶表面204进入并以第一角 度反射离开球根形状的底部部分218的一部分。光线246可进入顶表面204并以与第一角度 不同的第二角度反射离开球根形状的底部部分218的不同部分。通过这种方式，在多孔阳极 层212内的球根形状的底部部分218的组件可充当光散射介质，该光散射介质用于漫射从顶 表面204进入的入射可见光并且向多孔阳极层212和部件200添加不透明且白色的外观。多 孔阳极层212的不透明量可取决于从球根形状的底部部分218反射离开的光量，而不是取决 于透过多孔阳极层212的光量。
[0034] 在一些实施例中，可向多孔阳极层212施加附加处理。图2E示出了多孔阳极层212 已经历附加处理之后的部件200。如图所示，使孔214的壁232粗糙化以具有凸起形状或不规 则形状。在一些实施例中，用于制造不规则孔壁232的工艺还可涉及加宽孔214。可通过将部 件200暴露于弱碱性溶液来完成不规则孔壁232的形成。在一些实施例中，溶液包括金属盐。 表3提供了适于使孔壁232粗糙化的典型溶液条件范围。
[0035] 表 3
[0036]
[0037] 不规则形状的孔壁232的部分相对于孔214的剩余部分220向外延伸，从而形成入 射光可散射离开的表面。光线248可从顶表面204进入并以第一角度反射离开不规则形状的 孔壁232。光线250可进入顶表面204并以与第一角度不同的第二角度反射离开不规则形状 的孔壁232的不同部分。通过这种方式，多孔阳极层212内的不规则形状的孔壁232的组件可 充当光散射介质，该光散射介质用于漫射从顶表面204进入的入射可见光，由此增加多孔阳 极层212和部件200的不透明且白色的外观。
[0038] 图3示出了用于指示根据所述的实施例的用于在衬底上形成具有分支孔系统的阳 极化膜的阳极化工艺的流程图300。在流程图300的阳极化工艺之前，可使用例如抛光工艺 或纹理化工艺来对衬底的表面进行抛光。在一些实施例中，衬底经历一个或多个预阳极化 工艺以清洁表面。在302处，将衬底的第一部分转换成阻隔层。在一些实施例中，阻隔层具有 顶表面，该顶表面具有锯齿状部分，与阳极孔相比该锯齿状部分宽而浅。这些锯齿状部分可 促进形成分支结构。在304处，在阻隔层内形成分支结构。与典型的阳极化工艺相比，可通过 将衬底在低电压或电流密度下暴露于酸性电解浴来形成分支结构。分支结构的形状细长， 并在与阳极化工艺期间施加的更低电压或电流密度相称的分支图案中生长。分支结构的分 支或不规则的布置可漫射入射可见光，从而为阻隔层赋予不透明且白色的外观。在306处， 将衬底的位于阻隔层下方的第二部分转换成多孔阳极层。多孔阳极层可向阻隔层添加结构 化支撑。可通过继续用于形成分支结构的阳极化工艺直到电流达到恢复电流值，然后继续 阳极化工艺直到达到目标阳极层厚度来形成多孔阳极层。在工艺302、304和306之后，所得 的阳极膜可具有不透明且白色的外观，该阳极膜可充分厚以为底层衬底提供保护。
[0039] 在308处，任选地修改孔的底部的形状，以具有球根形状。多孔阳极层内的孔底部 的球根形状可充当第二光散射介质，该第二光散射介质用于向衬底添加不透明且白色的品 质。在310处，任选地加宽孔并任选地使孔壁粗糙化。粗糙化的不规则形状壁可增加从多孔 阳极层散射的光量，并添加衬底的白色和不透明度。
[0040] 注入金属络合物
[0041] 用于在衬底上提供白色阳极膜的另一种方法涉及在阳极膜的孔内注入金属络合 物。颜色为白色的标准染料通常不能配合在阳极膜的孔内。例如，一些白色染料包含二氧化 钛(Ti〇2)颗粒。二氧化钛通常形成具有2微米到3微米范围的直径的颗粒。然而，典型的氧化 铝膜的孔通常具有10纳米到20纳米范围的直径。本文所述的方法涉及将金属络合物注入到 阳极膜的孔中，其中它们经历化学反应，以便一旦在孔内存留便形成金属氧化物颗粒。通过 这种方式，可在阳极孔内形成本来不能配合在阳极孔内的金属氧化物颗粒。
[0042]图4A-图4E示出了经历阳极化工艺以用于使用所注入的金属络合物来提供阳极膜 的金属衬底表面的横截面视图。在图4A处，将包括顶表面404的一部分转换成多孔阳极层 412。如此，多孔阳极层412的顶表面对应于部件400的顶表面404。多孔阳极层412具有孔 414,该孔形状细长并且基本上彼此平行并相对于顶表面404为基本上垂直的。孔414具有顶 表面404处的顶端和与底层金属402的表面相邻的底端。可使用用于形成多孔阳极层212的 任何适当的阳极化条件。多孔阳极层412通常在外观上是半透明的。如此，可通过多孔阳极 层412部分看到底层金属402的表面，在从顶表面404观看时，赋予部件400柔和的金属色彩 和外观。在一些实施例中，将阳极层412生长到介于约5微米和30微米之间的厚度。
[0043] 在图4B处，任选地加宽阳极层412的孔414以达到比加宽之前的孔414的平均直径 更宽的平均直径430。可加宽孔414,以适应后续过程中的金属络合物的注入。加宽孔414的 量可取决于特定的应用要求。通常，更宽的孔414允许金属络合物在更大空间中注入。在一 个实施例中，可通过将部件400暴露于具有带有相对较弱电压的酸性浴的电解工艺来实现 孔414的加宽。在一些实施例中，溶液包含金属盐。在一些情况下，加宽工艺还使孔414的壁 粗糙化和/或修改孔414的底部部分。
[0044]在图4C处，利用金属络合物424来注入孔414,该金属络合物是含金属的化合物。在 一些实施例中，金属络合物424是离子形式的金属氧化物化合物。在有或没有孔加宽工艺的 情况下，金属络合物424的平均直径小于典型氧化铝膜的平均孔尺寸。因此，金属络合物424 可容易配合在阳极层412的孔414内。此外，在金属络合物424是阴离子形式的实施例中，在 向电解工艺中的溶液施加电压时，金属络合物424朝衬底402电极被吸引，并被驱动到孔414 的底部中。在一些实施例中，添加金属络合物424，直到孔414基本上被金属络合物424填充， 如图4C中所示。在一个实施例中，金属络合物424包含氧化钛阴离子。可通过在含水电解质 溶液中提供硫酸氧钛(Ti0S0 4)和草酸(C2H2〇4)来形成氧化钛阴离子。在溶液中，硫酸氧钛形 成氧化钛（IV)络合物（[Ti0(C 204)2 ]2_)。在一个实施例中，通过在含水电解溶液中提供Ti (0H)2[0CH(CH3)C00H]2+C3H 80来形成氧化钛（IV)阴离子。表4提供了适于利用氧化钛金属络 合物来注入孔414的典型电解工艺条件范围。
[0045] 表 4
[0046]
LUW/j 住团4U处，一且住·η^414|Α」部，se牌羊ui柳2?Γ?Τ柳4Ζ41￡μ」昍赶贝彳七子汉孤以形成 金属氧化物化合物434。例如，氧化钛络合物（[??Ο((：204)2]2?可能在孔414内经历以下反应。
[0048] [TiO(C204)2]2-+20Η--Ti〇2 · H2〇+2C2〇42-
[0049] 因此，一旦在孔414内部，便可将氧化钛（IV) 络合物转换成氧化钛化合物。一旦在 孔414内部，金属氧化物化合物的颗粒434便通常具有大于金属络合物424的尺寸并由此被 夹带在孔414内。在一些实施例中，金属氧化物颗粒434根据孔414来与形状和尺寸保持一 致。在本文所述的实施例中，金属氧化物颗粒434的颜色通常是白色，因为它们基本上对所 有可见波长的光进行漫反射。例如，光线444可从顶表面404进入并以第一角度反射离开金 属氧化物颗粒434的一部分。光线446可进入顶表面404并以与第一角度不同的第二角度反 射离开金属氧化物颗粒434的不同部分。通过这种方式，多孔阳极层412内的金属氧化物颗 粒434可充当光散射介质，该光散射介质用于散射从顶表面404进入的入射可见光，从而为 多孔阳极层412和部件400赋予不透明且白色的外观。可通过调节孔414内注入并被转换成 金属氧化物颗粒434的金属络合物424的量来控制多孔阳极层412的白度。通常，孔414内的 金属氧化物颗粒434越多，多孔阳极层412和部件400将使白色显得越饱和。
[0050] 在图4E处，任选地使用密封工艺来密封孔414。密封使孔414闭合，使得孔414可辅 助保持金属氧化物颗粒434。密封工艺可使多孔阳极层412的孔壁膨胀并闭合孔414的顶端。 可使用任何适当的密封工艺。在一个实施例中，密封工艺包括使部件400暴露于包含具有乙 酸镍的热水的溶液。在一些实施例中，密封工艺迫使一些金属氧化物颗粒434从孔414的顶 部部分发生位移。如图所示，在图4D中，在密封工艺期间已使孔414的顶部部分处的金属氧 化物颗粒434的部分发生位移。在一些实施例中，金属氧化物颗粒434驻留在孔414的底部部 分内。因此，即使在密封工艺之后，金属氧化物颗粒434的部分仍然保留在孔内。
[0051] 图5示出了用于指示根据所述的实施例的用于形成具有所注入的金属氧化物颗粒 的阳极化膜的阳极化工艺的流程图500。在流程图500的阳极化工艺之前，可使用例如抛光 工艺或纹理化工艺来对衬底的表面进行抛光。在一些实施例中，衬底经历一个或多个预阳 极化工艺以清洁表面。在502处，在衬底中形成多孔阳极膜。该多孔阳极膜具有彼此平行取 向而形成的细长孔。此时，多孔阳极膜通常具有半透明外观。在504处，任选地加宽孔以适应 后续过程506中更多的金属络合物。在506处，利用金属络合物来注入孔。可使用电解工艺来 朝衬底电极驱动阴离子金属络合物并进入孔底部中。一旦在孔内，金属络合物便可经历化 学反应，以形成金属氧化物颗粒并向多孔阳极膜和衬底赋予不透明且白色的外观。在一个 实施例中，金属氧化物颗粒包括具有白色外观的氧化钛。在508处，任选地使用密封工艺来 密封多孔阳极膜的孔。密封工艺在阳极化工艺和白化工艺之后将金属氧化物颗粒保持在孔 内。
[0052]在一些实施例中，可组合上述形成分支孔结构的方法和注入金属络合物的方法的 各方面。图6A示出了在衬底602上方形成具有阻隔层606和多孔阳极层612的部件600。该阻 隔层606具有分支结构610与多孔阳极层612内的孔614是连续的。如图所示，在分支结构610 和孔614内注入金属络合物628,这类似于图4C的金属络合物。在图6B处，已以化学方式改变 金属络合物628以形成金属氧化物颗粒630,这类似于图4D的金属氧化物颗粒。金属氧化物 颗粒630通常根据分支结构610和孔614来保持形状和尺寸。金属氧化物颗粒630的颜色通常 是白色，因为它们可对基本上所有波长的可见光进行漫反射。例如，光线644可从顶表面604 进入并以第一角度反射离开金属氧化物颗粒630的一部分。光线646可进入顶表面604并以 与第一角度不同的第二角度反射离开金属氧化物颗粒630的不同部分。通过这种方式，阻隔 层606和多孔阳极层612内的金属氧化物颗粒630可充当光散射介质，该光散射介质用于漫 射从顶表面604进入的入射可见光，从而为阻隔层606和多孔阳极层612和部件400赋予不透 明且白色的外观。
[0053]流程图700示出了用于形成具有分支孔和所注入的金属络合物的阳极化工艺，如 图6中所示。在流程图700的阳极化工艺之前，可使用例如抛光工艺或纹理化工艺来对衬底 的表面进行抛光。在一些实施例中，衬底经历一个或多个预阳极化工艺以清洁表面。在702 处，在衬底上方的保护性阳极层内形成分支结构和孔。在704处，利用金属络合物来注入分 支结构和孔。在706处，一旦在孔内，金属络合物便可经历化学反应，以形成可漫射入射可见 光的金属氧化物颗粒，由此向多孔阳极膜和衬底赋予不透明且白色的外观。在706处，任选 地使用密封工艺来密封多孔阳极膜的分支结构和孔。
[0054] 需注意，在完成流程图300、500和700的任一个过程之后，可进一步利用一种或多 种适当的后期阳极化工艺来处理衬底。在一些实施例中，进一步使用染料或电化学着色工 艺来对多孔阳极膜进行着色。在一些实施例中，使用机械方法诸如抛光或研磨来对多孔阳 极膜的表面进行抛光。
[0055]在一些实施例中，可在上文所述的一种或多种白化工艺之前掩蔽部件的部分，使 得部件的掩蔽部分不被暴露于白化工艺。例如，可使用光致抗蚀剂材料来掩蔽部件的部分。 通过这种方式，部件的部分可具有白色阳极膜，并且其他部分可具有标准半透明阳极膜。 [0056]在上述描述中，为了进行解释，所使用的特定命名提供对所述实施例的彻底理解。 然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施例不需要这些具体细节。 因此，对特定实施例的上述描述是出于例示和描述的目的而呈现的。这些描述不旨在被认 为是穷举性的或将所述的实施例限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而 言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
【主权项】
1. 一种用于在金属部件上形成保护膜的方法，包括： 将所述金属部件的第一部分转换成阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属部件的顶表面 对应的顶表面，其中所述阻隔层基本上不具有孔； 在所述阻隔层的至少顶部部分内形成多个分支结构，所述多个分支结构在所述阻隔层 内被布置成分支图案，其中所述多个分支结构提供光散射介质，所述光散射介质对入射在 所述顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向所述阻隔层赋予白色外观；以及 将所述金属部件的位于所述阻隔层下方的第二部分转换成多孔阳极层，所述多孔阳极 层为所述阻隔层提供结构化支撑。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔阳极层包括平行布置的孔，所述孔具有与 所述多个分支结构相邻的顶端和与所述金属部件的底层金属表面相邻的底端。3. 根据权利要求2所述的方法，还包括： 修改所述孔的底端以具有球根形状，其中所述球根形状的底端提供第二光散射介质， 所述第二光散射介质用于反射从所述顶表面接收的入射可见光并向所述保护膜添加附加 白色品质。4. 根据权利要求2所述的方法，还包括： 使所述孔的孔壁粗糙化以具有不规则形状，其中所述不规则形状的孔壁增加对离开所 述保护膜的光的散射并向所述保护膜添加附加白色品质。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述阻隔层在所述阻隔层的所述顶表面处具有多 个锯齿状部分，其中所述多个锯齿状部分促进所述多个分支结构的形成。6. 根据权利要求1所述的方法，其中转换所述第一部分包括在电解工艺期间将所述部 件暴露于弱碱性电解浴中。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述弱碱性浴包含单乙醇胺和硫酸。8. 根据权利要求1所述的方法，其中形成所述多个分支结构包括将所述部件暴露于使 用恒定电压的电解工艺。9. 根据权利要求8所述的方法，其中转换所述第二部分包括继续形成所述分支结构的 阳极化工艺，直到达到电流恢复值，然后继续所述阳极化工艺，直到达到所述多孔阳极层的 目标厚度。10. 根据权利要求1-9中任一项所述的方法，还包括： 向所述多孔阳极层的多个阳极孔和所述多个分支结构的至少一部分中注入金属离子； 以及 将所注入的金属离子转换成金属氧化物颗粒，从而形成第二光散射介质。11. 一种金属部件，包括： 保护膜，所述保护膜被设置在所述金属部件的底层金属表面上方，所述保护膜包括： 阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属部件的顶表面对应的顶表面，所述阻隔层具有被 设置在其中的多个分支结构，所述分支结构在所述阻隔层内被布置成分支图案，其中每个 分支结构具有细长形状，其中所述多个分支结构提供光散射介质，所述光散射介质对入射 在所述顶表面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向所述阻隔层赋予白色外观;和 多孔阳极层，所述多孔阳极层被设置在所述阻隔层下方并具有多个孔，所述多孔阳极 层为所述阻隔层提供结构化支撑，其中所述孔中的每个孔基本上垂直于所述顶表面并且基 本上彼此平行。12. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述多孔阳极层具有比所述阻隔层更大的 厚度。13. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述多个孔具有与所述分支结构相邻的顶 端和与所述金属部件的底层金属表面相邻的底端。14. 根据权利要求13所述的金属部件，其中所述底端具有球根形状，其中所述多个球根 底端提供第二光散射介质，所述第二光散射介质用于反射从所述顶表面接收的入射可见光 并进一步向所述保护膜添加白色品质。15. 根据权利要求14所述的金属部件，其中所述球根底端的平均直径大于所述多个孔 的剩余部分的平均直径。16. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述孔具有不规则形状的孔壁，所述不规则 形状的孔壁散射从所述顶表面接收的光并向所述保护膜添加另外的白色品质。17. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述金属部件包含铝。18. 根据权利要求11所述的金属部件，其中所述分支结构的平均长度小于所述孔的平 均长度。19. 根据权利要求11-18中任一项所述的金属部件，还包括： 第二光散射介质，所述第二光散射介质位于所述保护膜内，所述第二光散射介 质包括 在所述多孔阳极层的所述多个孔和所述分支结构的至少一部分内注入的多个金属氧化物 颗粒。20. 根据权利要求19所述的金属部件，其中所述多个金属氧化物颗粒包含二氧化钛。21. -种金属衬底，包括： 阳极膜，所述阳极膜一体形成在底层金属表面上方，所述阳极膜包括： 阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属衬底的顶表面对应的顶表面，所述阻隔层包括氧 化物基质内的不规则取向的分支结构的组件，其中所述分支结构的组件对入射在所述顶表 面上的几乎所有可见波长的光进行漫反射并向所述阻隔层赋予白色外观;和 结构化阳极层，所述结构化阳极层被设置在所述阻隔层和所述底层金属表面之间，所 述结构化阳极层具有足以为所述阻隔层提供结构化支撑的厚度。22. 根据权利要求21所述的金属衬底，其中所述结构化层包括多个孔，并且其中所述孔 中的每个孔基本上垂直于所述顶表面并且基本上彼此平行。23. 根据权利要求22所述的金属衬底，其中所述多个孔具有与所述分支结构相邻的顶 端和与所述金属衬底的底层金属表面相邻的底端，其中所述底端的形状是球根形，所述底 端对照射在所述顶表面上的入射可见光进行漫反射并向所述结构化层赋予白色外观。24. 根据权利要求22所述的金属衬底，其中所述多个孔具有不规则形状的孔壁，所述不 规则形状的孔壁反射照射在所述顶表面上的入射可见光并向所述结构化层赋予附加白色 外观。25. 根据权利要求21所述的金属衬底，其中所述阻隔层具有第一厚度并且所述结构化 阳极层具有第二厚度，其中所述第二厚度大于所述第一厚度。26. 根据权利要求21-25中任一项所述的金属衬底，其中所述结构化阳极层的多个孔和 所述分支结构的至少一部分在其中注入有金属氧化物颗粒，使得所注入的金属氧化物颗粒 进一步使所述阳极膜变白。27. 根据权利要求26所述的金属衬底，其中金属氧化物颗粒包含二氧化钛。28. -种在金属衬底上提供具有白色外观的阳极膜的方法，所述方法包括： 将所述金属衬底的一部分转换成基本上不具有孔的阻隔层；以及 在所述阻隔层内形成分支结构，所述分支结构各自具有细长形状，并且在所述阻隔层 内以相对于彼此的不平行配置进行布置，从而形成用于向所述阳极膜赋予所述白色外观的 光散射介质。29. 根据权利要求28所述的方法，其中所述阻隔层在所述阻隔层的暴露表面上具有多 个锯齿状部分，其中所述锯齿状部分促进所述分支结构的形成。30. 根据权利要求28所述的方法，其中将所述金属衬底的一部分转换成阻隔层包括在 包含中性溶液到弱碱性溶液的电解浴中对所述金属衬底进行阳极化。31. 根据权利要求30所述的方法，其中所述电解浴包含单乙醇胺和硫酸。32. 根据权利要求28所述的方法，其中穿过所述阻隔层的基本上整个厚度来形成所述 分支结构。33. 根据权利要求28所述的方法，其中形成所述分支结构包括： 在弱酸性浴中将所述阻隔层暴露于电解工艺。34. 根据权利要求33所述的方法，其中弱酸性浴具有约10摄氏度到约24摄氏度范围内 的温度。35. 根据权利要求33所述的方法，其中所述电解工艺包括施加约5伏和约30伏之间的电 压。36. 根据权利要求33所述的方法，其中所述电解工艺包括施加约0.2A/dm2和约3/OA/dm2 之间的电流密度。37. 根据权利要求33所述的方法，其中所述电解工艺包括施加少于约60分钟的电压。38. 根据权利要求28-37中任一项所述的方法，还包括： 将所述金属衬底的第二部分转换成多孔阳极层，使得所述多孔阳极层被设置在所述阻 隔层和所述金属衬底之间，其中所述多孔阳极层具有比所述阻隔层的厚度充分大的厚度， 以便为所述阻隔层提供结构化支撑。39. 根据权利要求38所述的方法，其中所述多孔阳极层包括多个孔，所述多个孔具有与 所述金属衬底相邻的底端，所述方法还包括： 修改底端以具有球根形状，其中所述多个球根形状的底端提供进一步使所述阳极膜的 所述白色外观变白的第二光散射介质。40. -种电子设备，包括： 金属外壳，所述金属外壳具有在其上形成的白色保护性涂层，所述白色保护性涂层包 括： 阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属外壳的外表面对应的暴露表面，所述阻隔层具有 被设置在其中的多个分支结构，其中每个分支结构具有细长形状，所述分支结构在所述阻 隔层内被布置成分支图案，所述分支结构对入射所述暴露表面的光进行散射，从而向所述 白色保护性涂层赋予白色外观;和 多孔阳极层，所述多孔阳极层被设置在所述阻隔层和所述金属外壳的金属表面之间， 所述多孔阳极层具有比所述阻隔层的厚度更大的厚度。41. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述阻隔层具有约1微米的厚度。42. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述多孔阳极层具有在约5微米和约30微米 之间的范围内的厚度。43. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述多孔阳极层包括多个孔，所述多个孔具 有与所述分支结构相邻的顶端和与所述金属表面相邻的底端，其中所述底端的形状是球根 形，使得所述底端进一步对入射所述暴露表面的光进行散射，从而增加所述白色保护性涂 层的所述白色外观。44. 根据权利要求40所述的电子设备，其中所述多孔阳极层包括多个孔，所述多个孔具 有不规则形状的孔壁，所述不规则形状的孔壁进一步对入射所述暴露表面的光进行散射， 从而增加所述白色保护性涂层的所述白色外观。45. 根据权利要求40-44中任一项所述的电子设备，其中所述多孔阳极层包括多个孔， 其中所述多个孔和所述分支结构的至少一部分在其中注入有金属氧化物颗粒，使得所注入 的金属氧化物颗粒进一步对入射所述暴露表面的光进行散射，从而增加所述白色保护性涂 层的所述白色外观。46. 根据权利要求45所述的电子设备，其中所述金属氧化物颗粒包含二氧化钛。47. -种对金属部件进行阳极化的方法，所述方法包括： 将所述金属部件的第一部分转换成阻隔层，所述阻隔层具有与所述金属部件的外表面 对应的第一表面，其中所述阻隔层基本上不具有孔； 在所述阻隔层内形成多个分支结构，其中所述多个分支结构中的每个分支结构具有细 长形状，所述多个分支结构在所述阻隔层内被布置成分支图案； 将所述金属部件的第二部分转换成多孔阳极层，所述多孔阳极层具有多个基本上平行 布置的孔； 将金属离子注入到所述基本上平行布置的孔和所述多个分支结构的至少一部分中；以 及 将所注入的金属离子转换成金属氧化物颗粒，使得所述金属氧化物颗粒被夹带在所述 阻隔层和多孔阳极层内，其中所述多个分支结构和所夹带的金属氧化物颗粒对入射所述金 属部件的所述外表面的光进行漫散射，从而向所述金属部件赋予白色外观。48. 根据权利要求47所述的方法，其中所述阻隔层生长到小于所述多孔阳极层的厚度 的厚度。49. 根据权利要求48所述的方法，其中所述阻隔层生长到约1微米的厚度。50. 根据权利要求48所述的方法，其中所述多孔阳极层生长到约5微米和约30微米之间 的厚度。51. 根据权利要求47所述的方法，其中利用与将所述金属部件的所述第二部分转换成 所述多孔阳极层相同的电解浴来形成所述多个分支结构。52. 根据权利要求51所述的方法，其中形成多个分支结构涉及使用电解工艺，直到电流 密度达到恢复电流值，在这个时间点处，所述电流密度升高并且开始将所述金属部件的所 述第二部分转换成多孔阳极层。53. 根据权利要求52所述的方法，其中所述电解工艺发生约10分钟和25分钟之间，直到 达到所述恢复电流值。54. 根据权利要求47所述的方法，其中将所述金属部件的所述第二部分转换成多孔阳 极层涉及电解工艺，其中使用基本上恒定的电流密度。55. 根据权利要求47所述的方法，其中所述多个基本上平行布置的孔与所述多个分支 结构是连续的。56. 根据权利要求47所述的方法，其中所述多个基本上平行布置的孔具有与所述多个 分支结构相邻的第一端和与底层金属衬底相邻的第二端，所述方法还包括： 修改第二端以具有球根形状，其中所述球根形状的第二端进一步对入射所述金属部件 的所述外表面的光进行漫散射，从而增加所述金属部件的所述白色外观。57. 根据权利要求47所述的方法，还包括： 使所述多个基本上平行布置的孔的孔壁粗糙化以具有不规则形状，其中所述不规则形 状的孔壁进一步对入射所述金属部件的所述外表面的光进行漫散射，从而增加所述金属部 件的所述白色外观。58. 根据权利要求47所述的方法，其中形成所述多个分支结构包括将所述阻隔层暴露 于弱酸性浴中的电解工艺。59. 根据权利要求58所述的方法，其中所述电解工艺包括施加约5伏和约30伏之间的电 压。60. 根据权利要求47-59中任一项所述的方法，其中所述金属氧化物颗粒包含二氧化 钛。
【专利摘要】本文所述的实施例涉及阳极化过程以及阳极化膜。可使用所述的方法来在衬底上形成不透明且白色的阳极化膜。在一些实施例中，该方法涉及形成具有分支孔结构的阳极化膜。该分支孔结构为入射可见光提供光散射介质，从而向阳极化膜赋予不透明且白色的外观。在一些实施例中，该方法涉及在阳极化膜的孔内注入金属络合物离子。一旦处于孔内，金属络合物离子便经历化学变化，从而形成金属氧化物颗粒。该金属氧化物颗粒为入射可见光提供光散射介质，从而向阳极化膜赋予不透明且白色的外观。在一些实施例中，组合了用于形成不规则孔或分支孔的方法和用于在孔内注入金属络合物离子的方法的各个方面。
【IPC分类】C25D11/02
【公开号】CN105492663
【申请号】CN201480047716
【发明人】正成建部, J·R·阿卡纳, 大岛贵弘, P·N·罗素-克拉克, 浴口真幸, 原健二
【申请人】苹果公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月27日
【公告号】EP3017093A1, US9051658, US20150090597, US20150225867, WO2015047634A1
最新回复(0)