具有多色布样外观的金属制品及其制造方法与流程
本公开的几个方面涉及诸如具有多色布样外观的金属音频扬声器罩的制品和相关的制造方法。
背景技术：
1、通常，音频扬声器罩等产品必须与其使用环境(例如汽车内饰设计主题)兼容。制造这种罩子的材料彼此接近。内饰设计主题包括皮革、织物、硬质塑料装饰和软质塑料装饰、织物覆盖的塑料装饰以及多种金属部件，音频扬声器罩必须与它们在视觉上和谐一致。
2、通常，金属音频罩上的饰面经过挑选，以在饰面和纹理上与舱室的其余部分形成鲜明的对比。在过去，oem会给音频罩选择单一的材料/颜色/色调/饰面，以使该音频罩与内部其他部分形成对比。这种理念通常用于突出品牌的高级音频包装或系统。
3、最近，随着汽车行业向电驱动的转变，出现了减轻重量和简化内部组件的措施。这种模式的转变要求金属音频罩模仿邻近织物的光泽度、纹理和颜色或其他材料的图案，以创建和谐的样式主题。
4、过去，金属音频扬声器罩由多种金属制成。这些金属包括低碳钢合金、铝、不锈钢和其他具有高的强度重量比的高性价比金属。通常根据每种金属和合金的独特物理特性来选择音频罩的基础材料厚度，使得用于声音传输的开口区域被创建后，具有足够的强度来承受制造过程中的磨损和撕裂，以及中间产品转化为成品音频罩后的磨损和撕裂。
5、有多种方法可用于在扬声器格栅中产生用于声音传输的开口区域。这些方法包括打孔器穿孔、激光穿孔、水射流切割、钻孔、光化学蚀刻和金属扩张。每种产生开口区域的方法都会创建独特的金属表面(“纹理”)，从相对光滑到粗糙/波状的表面。
6、根据所选方法的不同，可以在单个金属坯料中或在金属仍处于卷材形式时完成用于声音传输的开口区域的创建。在卷材中创建开口区域通常具有更好的经济性和生产量。一旦产生了开口区域，就可以使用传统的金属成型工艺(包括冲裁、冲压、成形、凸轮成形等)将卷材或坯料转化为成型的金属罩。
7、可选地，预处理步骤可以在后续的涂层之前清洁罩子，或在最后的表面处理之前防止金属氧化。这些预处理的范围可以从单纯的表面清洁到化学蚀刻(其中金属被去除)再到涂覆物理层，包括底漆、磷酸锌、磷酸铁、电镀、电泳涂料等。
8、传统上，金属音频罩的表面处理技术涉及单色涂层或浅色涂层。单色涂层的表面处理技术包括热固性粉末涂层、溶剂基漆和釉、水性涂料、彩色阳极氧化层、材料pvd(物理气相沉积)、浅色透明涂层等。
9、湿喷涂涉及溶剂基涂料体系。这包括漆和釉。它们历来是通过喷枪被涂覆到多种金属部件(包括音频罩)上的。这些涂层可以是透明的、不透明的或纯色的(solid incolor)。可以加入其他固体元素(包括珍珠、金属和其他固体颗粒)到这些涂层中以增加颜色的深度。出于环境考虑，只有在需要完美光滑的表面时，才会使用这种类型的涂层。湿喷涂方法无法在金属音频罩上提供模拟布样外观的多色表面。
10、金属的阳极氧化给金属表面赋予了浅色涂层。金属零件被浸入到在零件表面形成阳极涂层的单色化学物质中。与湿喷涂方法一样，传统的阳极氧化方法也无法在金属音频罩上产生模拟布样外观的多色表面。
11、传统的pvd技术涉及在腔室内真空蒸发单一纯色/色调的材料，并沉积在金属音频罩表面。与上述其他技术一样，pvd工艺也无法在金属音频罩上提供模拟布样外观的多色表面。
12、传统的粉末涂覆的音频罩通常会产生单一的整体颜色。这种技术无法在金属音频罩上提供模拟布样外观的多色表面。
13、上面讨论的现有技术代表了在金属扬声器罩上产生单一颜色/色调外观的传统方法。这些传统的饰面在模拟多色织物的颜色和纹理方面存在缺陷。具体而言，通过传统技术制造汽车扬声器格栅的表面外观需要一个或多个步骤来模拟多色织物的外观。需要的是在颜色、光泽度、表面形貌和其他性能要求方面类似于布料或织物的音频扬声器格栅。
14、现有技术的方法只能产生无法模仿布样外观的单色涂层。业界所需要的是这样的金属音频罩，即它具有金属音频罩提供的优异的声学性能和耐用性，同时具有布料或织物的外观，并可选地具有抗菌性能。
15、制造这种制品可能涉及多孔金属网格作为基板。但金属扩张具有挑战性。传统的菱形网格金属(expanded metal)图案过去已经以中度难度被生产出来了。已知这些图案的制造和转换受到材料类型和工具功能的限制。希望开发出与多色涂料结合时能够产生模仿特定编织织物图案的扩张工具。这样的挑战意味着难度和复杂性呈指数级增长。
16、传统的金属扩张工具可能会使用剪切并拉伸金属的扩张方法，以创建多个用于声音传输的开口区域。随着开口区域的扩大，材料强度首先随着应变硬化而提高，然后随着单根股线的颈缩而降低，直到发生拉伸断裂或脆裂。
17、必须选择扩张工具和图案，使得该工具与扩张方法相结合，在整个扩张辊料(expanded roll stock)中产生具有足够剩余强度和一致视觉美感的材料，其可以从一批原材料到另一批原材料重复生产。保持连接网格行间的金属“系绳”的足够强度对于形状和功能至关重要。工具和扩张工艺中的产品必须使得产生的网格材料能够承受三维成型的严格要求和成品的耐久性，例如音频罩或通风口需具有足够的开口区域，以使声音传输或流体通过时损失最小。
18、共有的美国专利11,611,818描述了一种具有多色布样外观的金属音频罩及制造这种制品的方法。该专利描述和示出了传统的对称菱形网格金属图案。出于以下讨论的原因，理想的是具有非传统(非典型和不对称)的金属网格图案，这些图案经过精心设计，当与多色低光泽度的涂料结合时，可以模仿特定的编织织物，并具有足够的开口区域用于空气/声音传输。
19、此外，将母案申请中公开的产品和方法超出音频罩之外，扩展到需要开口区域以实现流体、气体或声音渗透/传输而不损害强度或外观的金属网格的任何装饰性应用中，也是有用的。
技术实现思路
1、本公开的几个方面涉及制造具有多色布样外观的物品(诸如金属音频部件或扬声器罩)的制品和方法。具体地，所公开的技术平衡了模拟金属音频罩中多色织物外观所需的主要元素。
2、包括多色涂层、低光泽度和金属图案相结合的多种方法步骤，以提供足够的表面积和表面形貌来匹配目标织物的表面积和表面形貌。适当的结合实现了金属音频罩的目的，例如，使金属音频罩具有优异的声学性能和耐用性，并且具有类似织物的表面。
3、同样重要的是，如果需要，在涂漆过程中为这些金属音频罩提供抗菌饰面的能力。除了布制扬声器罩固有的缺点(包括染色和撕裂)外，抗菌性能在当前和未来的健康问题中具有重要意义。
4、在一组优选的方法步骤中，首先选择传统或非传统的金属网格图案，并尝试匹配目标织物的表面纹理。除了金属本身的图案外，还必须考虑预处理膜层(如果适用)和多色涂覆膜层。图案和层状膜层的结合理想地模仿了目标织物。此外，最终的表面涂层优选表现出与目标织物非常接近的光泽度水平。
5、本公开包括一种配置方式，以及使用非传统(非典型和不对称)的金属网格图案生产得到的制品，该金属网格图案被精心设计，当与多色低光泽度涂料结合时，能够模仿特定的编织织物，同时具有足够的开口区域用于空气/声音传输。
6、设计者通常更喜欢金属网格优异的耐用性和声学性能。同时，他们可能通过选择不那么耐用的织物而牺牲声学性能，因为这些织物提供了金属音频罩迄今为止无法通过模仿或仿造达到的视觉美学艺术风格(visual aesthetic tradition)。这些图案包括诸如对称编织、平纹荷兰编织、斜纹荷兰编织、平纹编织、人字纹、鱼骨纹和v字美学(chevronaesthetics)。
7、以下通过结合附图对优选实施方案和方法步骤进行详细描述，本公开的上述优点和其他优点及特征将非常明显。
技术特征：
1.一种金属音频扬声器罩，包括：
2.根据权利要求1所述的金属音频扬声器罩，其中所述孔的至少一些单元形状被配置为菱形，所述金属网格基板的特征在于以下因素：swd(菱形的短边)、lwd(菱形的长边)、swo(开口的短边)、lwo(开口的长边)、st(股线厚度)和sw(股线宽度)。
3.根据权利要求1所述的金属音频扬声器罩，其中所述金属网格基板包括选自以下的材料：低碳钢合金、铝、铝合金、不锈钢和金属复合材料。
4.根据权利要求1所述的金属音频扬声器罩，其中所述金属网格基板包括允许声音穿过所述音频扬声器罩的开口，所述开口不具有所述预处理膜和多色粉末涂覆膜。
5.根据权利要求1所述的金属音频扬声器罩，还包括一种或多种抗菌剂。
6.根据权利要求1所述的金属音频扬声器罩，其中所述预处理膜在一层或多层后续涂层之前清洁所述金属网格基板，并且所述预处理膜包括具有选自以下成分的物理层：底漆、磷酸锌、磷酸铁、电镀材料和电泳涂料。
7.根据权利要求1所述的金属音频扬声器罩，其中所述多色粉末涂覆膜具有类似于织物或布样材料的低光泽度的外表面。
8.一种金属制品，选自音频扬声器罩、空气过滤通风口罩、吸音板罩和流体管道，所述金属制品包括：金属网格基板；预处理膜，粘附在所述金属网格基板上；和多色粉末涂覆膜，粘附在所述预处理膜上，多色粉末涂覆层具有布样外观的表面，其中所述多色粉末涂覆膜包括被开发为与基础涂层颜色相匹配的涂层配方，所述涂层配方包括初始预定的粒度分布。
9.根据权利要求8所述的金属制品，其中所述多色粉末涂覆膜还包括一种或多种后续颜色配方，每种配方的粒度分布与所述初始预定的粒度分布不同，以增强制品表面的次要或后续颜色的外观。
10.根据权利要求8所述的金属制品，还具有面向观察者的外表面，所述外表面的特征在于模拟相邻织物的相应属性的光泽度、纹理和颜色，所述光泽度的光泽度水平小于10gu。
11.一种制造金属制品的方法，所述方法包括不必须按照给出的顺序进行的以下步骤：
12.根据权利要求11所述的方法，其中提供金属网格基板的步骤包括选择菱形单元形状的步骤，所述菱形单元形状的特征在于以下因素：swd(菱形的短边)、lwd(菱形的长边)、swo(开口的短边)、lwo(开口的长边)、st(股线厚度)和sw(股线宽度)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中提供金属网格基板的步骤包括提供选自低碳钢合金、铝、铝合金、不锈钢和金属复合材料的金属。
14.根据权利要求11所述的方法，其中提供金属网格基板的步骤包括提供允许空气或气体或其他流体穿过金属制品的开口，所述开口不具有预处理膜和多色粉末涂覆膜。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括提供一种或多种抗菌剂的步骤。
16.根据权利要求11所述的方法，其中将预处理膜粘附在所述金属网格基板上的步骤包括在涂覆一层或多层后续涂层之前清洁所述金属网格基板的步骤；清洁步骤提供具有选自以下成分的物理层：底漆、磷酸锌、磷酸铁、电镀材料和电泳涂料。
17.根据权利要求11所述的方法，其中粉末涂覆步骤包括提供选自聚酯、异氰尿酸三缩水甘油酯、聚酯氨基甲酸乙酯及其混合物的固化剂，以产生类似于目标织物图案的外表面。
18.一种制造金属制品的方法，所述方法包括不必须按照给出的顺序进行的以下步骤：
19.根据权利要求11所述的方法，其中粉末涂覆步骤包括使用与基础涂层颜色相匹配的涂层配方和选择初始预定的粒度分布。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述粉末涂覆步骤还包括使用一种或多种后续颜色配方，每种配方的粒度分布与所述初始预定的粒度分布不同，以增强金属制品表面的次要或后续颜色的外观。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述粉末涂覆步骤还包括提供面向观察者的外表面，所述外表面的特征在于模拟相邻织物或目标织物的图案的相应属性的光泽度、纹理和颜色。
22.一种金属制品，选自音频扬声器罩、空气过滤通风口罩和流体管道，所述金属制品包括：
技术总结
一种诸如音频扬声器罩的金属制品和相关的制造方法，其具有布样外观表面，还允许声音穿过。金属音频扬声器罩具有：金属网格基板，所述金属网格基板具有声音可以穿过的多边形开口或编织线，开口由提供结构强度的细丝限定；粘附在金属网格基板上的预处理膜；以及一层或多层粘附在预处理膜上的多色粉末涂覆膜。在一些实施方案中，膜还具有抗菌性能。
技术研发人员：威廉·托德·米勒,迈克尔·艾伦·约翰逊,罗伯特·亚瑟·索南伯格,乔尔·马修·科米尔,理查德·弗朗索瓦·奥迪,唐纳德·斯科特·史密斯
受保护的技术使用者：奥克伍德金属制造公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23