金属壳体上的耐磨表面修整制造技术

本发明专利技术题为“金属壳体上的耐磨表面修整”。本发明专利技术描述了具有改善的耐磨性和耐凹陷性的复合涂层。根据一些实施方案，所述复合涂层包括外硬质层和位于所述外硬质层与金属基板之间的中间层。所述中间层可具有小于所述硬质外层但大于所述金属基板的硬度。在该布置中，所述中间层可充当在冲击力施加到所述涂层时抵抗塑性变形的结构支撑件。在一些实施方案中，所述中间层由多孔阳极氧化物材料构成。在一些实施方案中，所述外部硬质层由陶瓷材料或硬质碳材料(诸如类金刚石碳)构成。

【技术实现步骤摘要】
金属壳体上的耐磨表面修整
本专利技术所述的实施方案涉及耐磨涂层和用于形成耐磨涂层的方法。耐磨涂层可包括耐磨损的硬质外层以及在冲击时抵抗变形并为硬质外层提供支撑的中间氧化物层。
技术介绍
便携式计算设备诸如移动电话、平板电脑和膝上型电脑在正常使用期间与各种硬质和粗糙材料接触。此外，计算设备可能掉落并受到来自硬质对抗材料的冲击或磨损。如果计算设备的壳体没有得到充分的保护，则该壳体可能会产生划痕、凹痕和其他缺陷，从而降低外壳的美观性。如果壳体包括阳极化金属部分，则划痕、凹痕和缺陷可能会穿透保护性阳极膜并使污染物腐蚀下面的金属。因此需要用于金属表面的改进涂层。
技术实现思路
本专利技术描述了涉及用于消费品诸如消费电子设备的涂层表面的耐磨涂层的各种实施方案。在特定实施方案中，耐磨涂层包括多孔氧化物层，该多孔氧化物层为由高度耐磨材料形成的覆盖硬质层提供结构支撑。根据一个实施方案，描述了一种用于电子设备的外壳。该外壳包括金属部分，该金属部分限定适于承载内部电子部件的腔。外壳还包括设置在金属部分的金属表面上的耐磨涂层。耐磨涂层包括特征在于具有第一硬度的硬质层。耐磨涂层还包括从金属部分上生长并由硬质层覆盖的中间层。中间层由多孔氧化物构成并且其特征在于具有第二硬度，其中第一硬度大于第二硬度。根据另一个实施方案，描述了一种部件。该部件包括金属基板和设置在金属基板上的耐磨涂层。该耐磨涂层包括由类金刚石碳材料构成的外层。该耐磨涂层还包括位于外层和金属基板之间的中间层。该中间层由多孔氧化物构成。根据另一个实施方案，描述了在电子设备的外壳上形成耐磨涂层的方法。该外壳具有金属部分，该金属部分限定适于承载内部电子部件的腔。该方法包括将金属部分的一部分转换成多孔氧化物层。该方法还包括在多孔氧化物层上沉积硬质层，其中该硬质层的特征在于具有比多孔氧化物层更高的硬度。下文将详细描述这些实施方案和其他实施方案。附图说明本公开通过下面结合附图的具体描述将更易于理解，其中类似的附图标记表示类似的结构元件。图1示出了具有可用本文所述的涂层处理的金属表面的设备的透视图。图2示出了具有阳极氧化物涂层的部件的横截面视图。图3A和图3B示出了具有类金刚石碳涂层的部件的横截面视图。图4A和图4B示出了包括耐磨涂层的部件的横截面视图。图5A至图5D示出了部件的部分的横截面视图，该部件经历用于施加耐磨涂层的加工。图6示出了具有耐磨涂层的外壳的部分的等距横截面视图。图7示出了指示形成耐磨涂层的方法的流程图。具体实施方式现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。本专利技术描述了具有改进的耐磨损和凹陷性能的涂层。该涂层可包括硬质外层和中间金属氧化物层。该硬质外层可由非金属和非聚合物材料构成，诸如碳化物、氮化物、类金刚石碳(DLC)或硬质金属氧化物。中间金属氧化物层可定位于硬质层和金属基板之间，以便为硬质层提供结构支撑。中间金属氧化物层可足够硬以使冲击过程中的塑性变形最小化，由此使得涂层更耐磨损、凹陷或可在美观和结构上损害涂层的其他缺陷。用于形成耐磨涂层的工艺可包括阳极化工艺和沉积工艺。阳极化工艺可用于将金属基板的一部分转化为相应的多孔氧化物层。可选择阳极化条件以形成具有期望的硬度、孔径和厚度的氧化物层。沉积工艺可用于将较薄的硬质材料沉积到氧化物多孔氧化物层上。硬质材料可以由陶瓷(例如，氮化物、氧化物或碳化物材料)或其他硬质材料(诸如类金刚石碳(DLC))构成，并且可以使用任何合适的技术诸如物理气相沉积工艺来沉积。耐磨涂层也可用于为零件提供美观品质。例如，在某些情况下，耐磨涂层具有高光泽度的饰面。在某些情况下，耐磨涂层具有闪亮的黑色，并且具有光滑、凉爽的触感。因此，耐磨涂层非常适合为可能暴露于各种日常材料(诸如钢材和其他金属、沙子、石头、混凝土、砂砾、玻璃等)的消费品提供美观和保护性表面。例如，耐磨涂层可用于形成计算机、便携式电子设备、可穿戴电子设备和电子设备附件(诸如，由总部位于加利福尼亚州库比蒂诺市(Cupertino,California)的苹果公司(AppleInc.)制造的那些)的外壳的耐用且美观的饰面。如本文所述，除非另有说明，否则术语氧化物、阳极氧化物、金属氧化物等可互换使用并且可指适合的金属氧化物材料。此外，除非另有说明，术语涂层、层、膜等可互换使用并且可指覆盖基板、部件等的表面的任何合适的材料。例如，通过铝或铝合金基板阳极化形成的氧化物可形成相应的氧化铝膜、层或涂层。以下参考图1至图7来论述这些实施方案和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。本文描述的方法可以用于形成消费品的金属表面的耐久且美观的涂层，诸如图1所示的消费电子设备，包括便携式电话102、平板电脑104、智能手表106和便携式电脑108。电子设备102、104、106和108可各自包括由金属制成的或具有金属部分的外壳。铝合金和其他可阳极化金属及其合金由于能够阳极化并形成保护金属表面不被划伤的保护性阳极氧化物涂层，因而可以使用。铝合金，诸如5000系列、6000系列或7000系列铝合金，由于重量轻且耐用，可成为金属材料的选择。一般来说，阳极化是电解过程，其中金属基板的一部分被转化为阳极氧化物膜，可为金属基板提供防腐蚀保护，并且还可为金属基板提供美观的饰面。例如，可根据美国军用规范MIL-A-8625标准所定义的“II型阳极化”工艺来使一些铝合金阳极化，以提供耐久且多孔的氧化铝(Al2O3)涂层。为了说明，图2示出了部件200的一部分的横截面图。部件200包括使用例如II型阳极化工艺形成的金属基板202和氧化物涂层204。氧化物涂层204具有多孔微结构，该多孔微结构可用着色剂诸如染料、颜料、金属或其组合注入以产生多种颜色中的任何一种。通过在多孔结构内电沉积金属可以获得更深的颜色，诸如各种黑色和棕色的阴影。在着色过程之后，通常使用例如水热水合将阳极氧化物涂层204内的孔(未示出)密封以形成密封。在一些情况下，随后将氧化物涂层204打磨(例如抛光和/或磨光)至外观上有吸引力的高光泽度。氧化物涂层204的厚度可以根据应用要求而变化。在一些应用中，氧化物涂层204具有约10微米至30微米之间的厚度。氧化物涂层204通常比下面的基板202更硬。例如，II型氧化物涂层204可以具有约300HV0.05至500HV0.05之间的维氏硬度。因此，氧化物涂层204可以对冲击载荷提供显着的抵抗力，否则该冲击载荷可能使相对较软的下方铝合金基板202塑性变形。然而，氧化物涂层204仍然可能容易刮伤。例如，部件200在正常使用期间可能遇到由硬质颗粒205构成的金属、沙子、石头、混凝土、砂砾、玻璃或其他硬质材料，该硬质颗粒可接触并滑过外表面206(如箭头208所示)并且磨损一些氧化物涂层204。即使在相对轻的施加的压力209下，外表面206也可形成可见划痕210，该划痕可有损于部件200的美观性。此外，如果氧化物涂层204被着色为深色(例如黑色)并且具有被打磨至高光泽度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子设备的外壳，所述外壳包括：金属部分，所述金属部分限定适合于携载内部电子部件的腔；和耐磨涂层，所述耐磨涂层设置在所述金属部分的金属表面上，所述耐磨涂层包括：硬质层，所述硬质层的特征在于具有第一硬度，和中间层，所述中间层从所述金属部分生长并被所述硬质层覆盖，所述中间层由多孔氧化物构成并且其特征在于具有第二硬度，其中所述第一硬度大于所述第二硬度。

【技术特征摘要】
2017.03.09 US 15/454,8801.一种用于电子设备的外壳，所述外壳包括：金属部分，所述金属部分限定适合于携载内部电子部件的腔；和耐磨涂层，所述耐磨涂层设置在所述金属部分的金属表面上，所述耐磨涂层包括：硬质层，所述硬质层的特征在于具有第一硬度，和中间层，所述中间层从所述金属部分生长并被所述硬质层覆盖，所述中间层由多孔氧化物构成并且其特征在于具有第二硬度，其中所述第一硬度大于所述第二硬度。2.根据权利要求1所述的外壳，其中所述硬质层由以下中的至少一者构成：碳化物、氮化物、或类金刚石碳。3.根据权利要求2所述的外壳，其中所述硬质层具有范围介于约0.5微米和约3微米之间的厚度，并且所述中间层具有范围介于约8微米和约30微米之间的厚度。4.根据权利要求1所述的外壳，其中所述金属表面是弯曲的。5.根据权利要求1所述的外壳，其中所述硬质层具有外表面，所述外表面对应于所述外壳的外表面。6.根据权利要求1所述的外壳，其中所述多孔氧化物具有孔，在所述孔中注入有着色剂。7.根据权利要求6所述的外壳，其中所述着色剂包括锡、镍、铜、钴或它们的组合。8.根据权利要求1所述的外壳，其中所述硬质层由类金刚石碳构成，并且其中所述耐磨涂层的特征在于具有范围介于约1000HV0.5和约1500HV0.5之间的维氏硬度。9.根据权利要求8所述的外壳，其中所述中间层的特征在于具有范围介于约400HV0.5和约600HV0.5之间的维氏硬度。10.根据权利要求1所述的外壳，其中所述金属部分由铝合金构成，所述铝合金具有至少约2重...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·库兰，Z·D·菲因博格，B·S·特赖恩，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US