本公开涉及壳体处理技术领域，尤其涉及一种金属壳体及其表面的处理方法。
背景技术：
目前为迎合消费者的观感要求，提升产品竞争力，消费类电子产品的外观装饰工艺日趋复杂化，厂商都在极力尝试可行的装饰工艺以求替代单一的颜色外观。
针对3c产品上金属件“角度变色”的外观效果来说，通常采用喷涂含有光子晶体的油漆(俗称变色龙油墨)或者多层无机镀膜叠加的方式实现，但这两种工艺都不同程度的存在成本价格高，加工时序长，不耐刮划等问题。
技术实现要素：
本公开提供一种金属壳体及其表面的处理方法。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种金属壳体表面的处理方法，包括：
提供金属基底，在所述金属基底的表面根据设定的孔径大小制备形成竖直取向的多孔纳米层，所述多孔纳米层包括多个纳米孔；
所述纳米孔包括远离所述金属基底的第一界面和靠近所述金属基底的第二界面，入射光分别在所述第一界面和所述第二界面发生反射，以使自所述第一界面和所述第二界面反射的反射光相互干涉。
可选地，所述金属基底为铝合金基底，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层，包括：在所述铝合金基底的表面通过阳极氧化处理形成所述多孔纳米层。
可选地，所述第一界面和所述第二界面的反射光程差为与目标颜色对应的可见光1/2波长的整数倍，所述多孔纳米层的厚度不超过1μm。
可选地，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层之前，包括：根据目标颜色确定所述纳米孔的孔深和所述纳米孔的孔径。
可选地，所述纳米孔的孔深为150nm～700nm，所述纳米孔的孔径为40nm～60nm。
可选地，根据目标颜色确定所述纳米孔的孔深和所述纳米孔的孔径之后，还包括：
将通过阳极氧化处理形成的所述多孔纳米层浸泡在设定质量浓度的酸性溶液中进行扩孔处理，以使所述纳米孔达到根据目标颜色所确定的孔深。
可选地，根据目标颜色确定所述纳米孔的孔深和所述纳米孔的孔径之后，还包括：
将通过阳极氧化处理形成的所述多孔纳米层采用酸性混合溶液蚀刻后再进行二次阳极氧化处理，以使所述纳米孔达到根据目标颜色所确定的孔深。
可选地，所述金属基底为不锈钢基底，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层，包括：在所述不锈钢基底的表面通过纳米注塑工艺形成所述多孔纳米层。
可选地，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层之前，还包括：在所述金属基底的表面进行抛光处理。
可选地，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层之后，还包括：在所述多孔纳米层的表面制备形成反射涂层。
可选地，在所述多孔纳米层的表面制备形成反射涂层，包括：在所述多孔纳米层的表面通过溅射镀膜沉积形成所述反射涂层。
可选地，所述反射涂层的厚度为8nm～12nm。
可选地，所述反射涂层为金属涂层。
可选地，在所述多孔纳米层的表面制备形成反射涂层之后，还包括：在所述反射涂层的表面制备形成保护涂层。
可选地，在所述反射涂层的表面制备形成保护涂层，包括：在所述反射涂层的表面通过喷涂或者提拉浸渍涂覆形成所述保护涂层。
可选地，所述保护涂层为在所述反射涂层的表面通过喷涂或者提拉浸渍涂覆之后，再经过烘烤或者uv方式固化形成的uv固化树脂涂层。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种金属壳体，所述金属壳体的表面采用如上任一实施例所述的处理方法进行表面处理。
由上述实施例可知，本公开通过在金属基底的表面制备形成纳米孔，入射光分别在所述第一界面和所述第二界面发生反射，以使自所述第一界面和所述第二界面反射的反射光相互干涉，可以使得可见光范围内部分波段的反射率得到加强，从而显示相应颜色。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种金属壳体表面的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种金属壳体表面的处理方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的另一种金属壳体表面的处理方法的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的又一种金属壳体表面的处理方法的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本公开实施例提供一种金属壳体及其表面的处理方法。下面结合附图，对本公开的金属壳体及其表面的处理方法进行详细介绍。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
参见图1和图2所示，本公开实施例提供一种金属壳体表面的处理方法，包括步骤s01：提供金属基底10，在所述金属基底10的表面根据设定的孔径大小制备形成竖直取向的多孔纳米层11，所述多孔纳米层11包括多个纳米孔12。所述纳米孔12包括远离所述金属基底10的第一界面13和靠近所述金属基底10的第二界面14，入射光15分别在所述第一界面13和所述第二界面14发生反射，以使自所述第一界面13和所述第二界面14反射的反射光131、141相互干涉。可选地，金属基底10可以是移动设备(例如手机)的金属中框或是金属logo等金属件。
由上述实施例可知，本公开通过在金属基底10的表面制备形成竖直取向的纳米孔12，基于结构生色原理，入射光分别在所述第一界面13和所述第二界面14发生反射，以使自所述第一界面13和所述第二界面14反射的反射光相互干涉，可以使得可见光范围内部分波段的反射率得到加强，从而显示相应颜色。由于入射光线的偏振效应，当观察角度或者入射光线变化时，被加强的部分波段会发生偏移(一般向短波方向移动)，从而使金属基底10的表面在不同的观察角度下或不同角度的入射光线的照射下出现颜色的变化，具体可根据布拉格定律去判断计算，从而实现金属壳体具有颜色随视角变化的特性。
进一步地，在金属基底10的表面制备形成多孔纳米层11之前，还包括：根据目标颜色确定纳米孔12的孔深和纳米孔12的孔径。可以理解的，在制备形成多孔纳米层11的过程中，需要根据目标颜色确定纳米孔12的孔深和孔径。
在一些可选的实施方式中，在金属基底10的表面制备形成多孔纳米层11之前，可以先在金属基底10的金属表面进行抛光处理，可以采用机械抛光或化学方法抛光，可以使金属基底10的表面更加光洁平整，进而使光线在多孔纳米层11进行反射的干涉效果更好。
在一些可选的实施方式中，金属基底10可以采用铝及其合金、钛及其合金或是不锈钢材料等，可以通过金属阳极氧化工艺在金属基底10的表面制备形成多孔纳米层11。即金属基底10包括但不限于铝合金基底、不锈钢基底、钛合金基底等。
在一个实施例中，所述金属基底10为不锈钢基底，在所述金属基底10的表面制备形成多孔纳米层11，包括：在所述不锈钢基底的表面通过纳米注塑工艺(nmt，nano-moldingtechnology)形成所述多孔纳米层11。在本实施例中，不锈钢基底可以采用sus304材料，可以采用纳米注塑工艺中的电化学成型(ecim，electro-chemicinsidemolding)的方式在所述不锈钢基底的表面形成所述多孔纳米层11。在其他例子中，不锈钢基底也可以是其他型号的不锈钢材料，本公开对此不作限制。
在另一个实施例中，所述金属基底10为铝合金基底，在所述金属基底10的表面制备形成多孔纳米层11，包括：在所述铝合金基底的表面通过阳极氧化处理形成所述多孔纳米层11。在本实施例中，铝合金基底可以采用6063铝合金或是7025铝合金，多孔纳米层11可以理解为是多孔阳极氧化铝(aao，anodicaluminumoxide)。在其他例子中，铝合金基底也可以是其他型号的铝合金材料，也可以通过其他电化学方式制备形成竖直取向的多孔纳米层。本公开对此不作限制。
以金属壳体是手机中框为例，一般经过阳极氧化着色工艺在铝合金基底表面形成的多孔阳极氧化铝的厚度(即多孔纳米层)在10μm～15μm。本公开的金属壳体表面的处理方法，为了保证良好的颜色变化效果，并节省阳极氧化工序时长，将纳米孔12的第一界面13和第二界面14的反射光程差设定为与目标颜色对应的可见光1/2波长的整数倍，一般来说，对于可见光波段，将多孔纳米层11的厚度设定为不超过1μm。
实际应用中，金属壳体的外观颜色的呈现主要和多孔纳米层11的纳米孔12的孔径大小以及孔的深度(可以理解为是多孔纳米层11的膜厚)有关。在本实施例中，根据目标颜色将多孔纳米层11的纳米孔12的孔径设定为40nm～60nm，纳米孔12的孔深设定为150nm～700nm，既避免了纳米孔12的孔径过大导致颜色饱和度降低的问题，又为工业批量化生产提供了方便。
进一步地，根据目标颜色确定纳米孔12的孔深和纳米孔12的孔径之后，就需要按照确定的孔径和孔深采用设定的加工工艺(如，阳极氧化工艺)制备形成该纳米孔12。然而，一次阳极氧化工艺可能能较好的满足目标颜色的孔深，但在孔径上可能会有受限，使得呈现的颜色与目标颜色有一定出入，本公开实施例中，针对上述情形，又提出了以下几种优化工艺：将通过阳极氧化处理形成的多孔纳米层11浸泡在设定质量浓度的酸性溶液中进行扩孔处理，以使纳米孔12达到根据目标颜色以及颜色饱和度所确定的孔深。或是，将通过阳极氧化处理形成的多孔纳米层11采用酸性混合溶液蚀刻后再进行二次阳极氧化处理，以使纳米孔12达到根据目标颜色以及颜色饱和度所确定的孔深，可以优化金属表面纳米孔的竖直取向性，提高成品颜色效果。
在实际应用中，可以根据阳极氧化工艺中电流(或电压)-浸泡时间与氧化膜厚度之间的经验曲线较为精准的控制纳米孔12的孔深，可以将形成的纳米孔12的孔深控制在150nm～700nm的范围内，多孔纳米层11生成后需要注意转运工程中的表面保护，以免出现划伤影响后段制程。针对个别颜色需求可先通过阳极氧化保证既定的多孔层厚度，纳米孔12的孔径方面则可通过浸泡在一定质量浓度的磷酸中进一步扩孔处理，使所述纳米孔12达到根据目标颜色所确定的孔径。或者，也可采用铬酸和磷酸混合溶液将一次阳极形成的多孔纳米层11蚀刻后再二次阳极，使所述纳米孔12达到根据目标颜色所确定的孔深，从而进一步强化纳米孔12的竖直取向特性以获得更好的外观颜色效果。
参见图3所示，在一些可选的实施方式中，为加强入射光在多孔纳米层11的界面的反射率，强化反射光线之间的干涉作用，在步骤s01，即在所述金属基底10的表面制备形成多孔纳米层11之后，还可以包括步骤s02：在所述多孔纳米层11的表面制备形成具有高折射率的反射涂层。可选地，在所述多孔纳米层11的表面可以通过溅射镀膜的方式沉积形成所述反射涂层。溅射镀膜的方式相比于蒸镀的方式更容易控制反射涂层的膜厚，并且由于溅射镀膜的原子能量较高，钉扎效应明显，因而更有利于提高反射涂层的附着力。
所述反射涂层可以是金属涂层或非金属涂层，金属涂层可以是例如钛(ti)涂层、镍(ni)涂层、铬(cr)涂层或是银(ag)涂层，非金属涂层可以是碳(c)涂层。反射涂层过厚会遮蔽纳米孔12，或由于较高的消光系数导致光强损失过多使成品光泽度和颜色饱和度下降。故在本实施例中，将反射涂层的厚度设定为8nm～12nm，优选地为10nm。一般而言金属的折射率较高，但考虑到金属消光系数较高，存在光强的损失，因此本实施例的反射涂层的沉积的厚度较薄。此外，考虑到化学稳定性、反射涂层与多孔纳米层11表面的附着性以及成本因素，本实施例在所述多孔纳米层11的表面通过溅射镀膜的方式沉积形成一层纯金属涂层铬涂层。
参见图4所示，在一些可选的实施方式中，为了避免多孔纳米层11表面的反射涂层由于厚度较薄容易被刮蹭划伤，在步骤s02，即在所述多孔纳米层11的表面制备形成反射涂层之后，还可以包括步骤s03：在所述反射涂层的表面制备形成保护涂层。可选地，在所述反射涂层的表面可以通过喷涂或者提拉浸渍的方式涂覆形成所述保护涂层。该保护涂层可以采用uv(ultraviloet)固化树脂。可以理解的，保护涂层可以是在所述反射涂层的表面通过喷涂或者提拉浸渍涂覆之后，再经过烘烤或者uv方式固化形成的uv固化树脂涂层。
多孔纳米层11经过金属阳极氧化后，表面实则是对应的金属氧化物，其表面含有大量-oh等高表面能的活性基团，由于多孔纳米层11是多孔结构，可以为树脂与金属基底的附着提供了天然的机械锚点。此外，由于纳米孔12的孔径较小，uv保护树脂一般存在一定粘度，因此不易发生虹吸现象，填塞纳米孔12。因此，保护涂层采用uv固化树脂，在一定程度上能够提升uv固化树脂与工件之间的结合的附着力强度。根据实际测试验证，不论是普通透明uv固化树脂还是具有ag哑光效果的手感漆都不会对金属壳体表面产生的颜色和角度变色特性产生明显的影响。
在一可选的实施方式中，以金属基底10采用手机上常用的6063铝合金，以阳极氧化电压为25v，阳极时间为10min的工艺条件，在金属基底10的表面通过阳极氧化处理形成多孔纳米层11。然后以靶材为金属cr，沉积厚度为10±2nm的工艺条件，在多孔纳米层11的表面采用溅射镀膜的方式沉积形成所述反射涂层。最后，uv固化树脂采用常用的丙烯酸酯类型，固化能量及固化时间按指导说明设定，在所述反射涂层的表面制备形成保护涂层。经过上述处理的金属壳体的成品正视为绿色，偏转60°左右颜色变为紫色。表面uv固化树脂的附着力达到5b，振动耐磨测试2小时后工件表面达到外观件1级标准。
本公开实施例还提供一种金属壳体，可以通过上述金属壳体表面的处理方法得到。通过金属阳极氧化处理方式在金属基底上形成多孔纳米层，通过在金属基底上构筑纳米微孔即可达到显色以及角度变色特性。整个工艺过程中不添加任何有机或无机显色物质，相比于传统的油漆具有永不褪色、安全可靠的特点，为金属件表面装饰提供一种新的可能。其次，本公开实施例中，以阳极氧化处理形成的多孔纳米层的厚度和以溅射镀膜方式形成的反射涂层的厚度都较薄，很大程度上缩短了实际生产所用工时。在反射涂层上涂覆uv固化树脂作为保护涂层，大幅度提升金属壳体表面的耐刮擦性能，增加可用性，并可进一步根据设计需求得到高光或ag磨砂质感表面，提高金属壳体的外观质感。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
1.一种金属壳体表面的处理方法，其特征在于，包括：
提供金属基底，在所述金属基底的表面根据设定的孔径大小制备形成竖直取向的多孔纳米层，所述多孔纳米层包括多个纳米孔；
所述纳米孔包括远离所述金属基底的第一界面和靠近所述金属基底的第二界面，入射光分别在所述第一界面和所述第二界面发生反射，以使自所述第一界面和所述第二界面反射的反射光相互干涉。
2.根据权利要求1所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述金属基底为铝合金基底，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层，包括：在所述铝合金基底的表面通过阳极氧化处理形成所述多孔纳米层。
3.根据权利要求2所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述第一界面和所述第二界面的反射光程差为与目标颜色对应的可见光1/2波长的整数倍，所述多孔纳米层的厚度不超过1μm。
4.根据权利要求1所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层之前，包括：根据目标颜色确定所述纳米孔的孔深和所述纳米孔的孔径。
5.根据权利要求4所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述纳米孔的孔深为150nm～700nm，所述纳米孔的孔径为40nm～60nm。
6.根据权利要求4所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，根据目标颜色确定所述纳米孔的孔深和所述纳米孔的孔径之后，还包括：
将通过阳极氧化处理形成的所述多孔纳米层浸泡在设定质量浓度的酸性溶液中进行扩孔处理，以使所述纳米孔达到根据目标颜色所确定的孔深。
7.根据权利要求4所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，根据目标颜色确定所述纳米孔的孔深和所述纳米孔的孔径之后，还包括：
将通过阳极氧化处理形成的所述多孔纳米层采用酸性混合溶液蚀刻后再进行二次阳极氧化处理，以使所述纳米孔达到根据目标颜色所确定的孔深。
8.根据权利要求1所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述金属基底为不锈钢基底，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层，包括：在所述不锈钢基底的表面通过纳米注塑工艺形成所述多孔纳米层。
9.根据权利要求1所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层之前，还包括：在所述金属基底的表面进行抛光处理。
10.根据权利要求1所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，在所述金属基底的表面制备形成多孔纳米层之后，还包括：在所述多孔纳米层的表面制备形成反射涂层。
11.根据权利要求10所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，在所述多孔纳米层的表面制备形成反射涂层，包括：在所述多孔纳米层的表面通过溅射镀膜沉积形成所述反射涂层。
12.根据权利要求11所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述反射涂层的厚度为8nm～12nm。
13.根据权利要求10所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述反射涂层为金属涂层。
14.根据权利要求10所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，在所述多孔纳米层的表面制备形成反射涂层之后，还包括：在所述反射涂层的表面制备形成保护涂层。
15.根据权利要求14所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，在所述反射涂层的表面制备形成保护涂层，包括：在所述反射涂层的表面通过喷涂或者提拉浸渍涂覆形成所述保护涂层。
16.根据权利要求15所述的金属壳体表面的处理方法，其特征在于，所述保护涂层为在所述反射涂层的表面通过喷涂或者提拉浸渍涂覆之后，再经过烘烤或者uv方式固化形成的uv固化树脂涂层。
17.一种金属壳体，其特征在于，所述金属壳体的表面采用如权利要求1至16中任一项所述的处理方法进行表面处理。
技术总结