白色外觀陽極化膜及其形成方法
【專利摘要】本文描述的實(shí)施例涉及形成具有白色外觀的陽極化膜。在一些實(shí)施例中，描述了具有孔的陽極化膜，該孔具有通過在陽極化工藝期間改變電流密度而形成的光漫射孔壁。在一些實(shí)施例中，描述了陽極化膜，該陽極化膜具有通過激光裂化程序而形成的光漫射微裂紋。在一些實(shí)施例中，在陽極化膜下方提供了光漫射鋁濺射層。在一些實(shí)施例中，在陽極化層的開口內(nèi)注入了光漫射粒子。
【專利說明】白色外觀陽極化膜及其形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及陽極化工藝。更具體地，公開了用于制備具有白色外觀的陽極化膜的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]陽極化是一種用于增大金屬部件表面上的天然氧化物層厚度的電解鈍化工藝，其中待處理的部件形成電路的陽極。陽極化增強(qiáng)了抗腐蝕性和耐磨性，可為底層油漆和膠水提供更好的粘合力。陽極化膜還可用于實(shí)現(xiàn)許多裝飾效果。例如，已經(jīng)開發(fā)出使陽極化膜著色的技術(shù)，該技術(shù)可部分地基于陽極化膜表面的光反射類型和量為陽極化膜提供感知顏色。當(dāng)特定頻率的光從陽極化膜的表面反射時(shí)，觀察者可感知到特定顏色。
[0003]在一些情況下，可需要形成白色的陽極化膜。然而，提供白色外觀陽極化膜的常規(guī)嘗試產(chǎn)生了呈灰白色、淺灰色和乳白色的陽極化膜，而不是對許多人有吸引力的外觀清爽干凈的白色。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]通過參考以下結(jié)合附圖所作的描述可以最佳地理解所述實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)。這些附圖絕不會限制本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離所述實(shí)施例的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可對所述實(shí)施例作出的在形式和細(xì)節(jié)方面的任何改變。
[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，描述了一種方法。該方法涉及當(dāng)在鋁基板上形成氧化鋁層時(shí)依序改變電流密度。氧化鋁層基本上不透明，并且對入射在其上的白光的基本上所有波長進(jìn)行反射。
[0006]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，描述了一種金屬基板。該金屬基板具有設(shè)置在下方金屬表面上方的保護(hù)膜。該保護(hù)膜具有呈白色外觀的多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)具有多個(gè)孔。這些孔的至少一部分包括不規(guī)則孔壁，該不規(guī)則孔壁具有多個(gè)依序重復(fù)的寬部分和窄部分。依序重復(fù)的寬部分和窄部分提供相對于保護(hù)膜的頂表面以各種取向定位的多個(gè)可見光反射表面，使得入射在頂表面的光的基本上所有可見波長從可見光反射表面漫反射并且離開頂表面。
[0007]根據(jù)另外一個(gè)實(shí)施例，描述了一種方法，該方法用于在陽極化膜的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)形成微裂紋使得陽極化膜呈白色。該方法包括通過在陽極化膜的頂表面上方掃描脈沖激光束來在多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)形成熔化部分的圖案。該方法還包括通過允許熔化部分的圖案冷卻并轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶形式來在陽極化膜內(nèi)形成結(jié)晶金屬氧化物部分的圖案。在冷卻期間，多個(gè)微裂紋在結(jié)晶金屬氧化物部分的圖案內(nèi)形成。微裂紋對入射結(jié)晶金屬氧化物部分的光的幾乎所有可見波長進(jìn)行漫反射。
[0008]根據(jù)另一實(shí)施例，描述了一種金屬部件，其具有設(shè)置在該金屬部件下方表面上方的具有白色外觀的陽極化膜。該陽極化膜包括多孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)。陽極化膜還包括位于多孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)晶金屬氧化物部分的圖案，該結(jié)晶金屬氧化物部分的圖案具有多個(gè)微裂紋。這些微裂紋具有相對于陽極化膜的暴露表面以變化的取向布置的多個(gè)可見光反射表面。這些可見光反射表面對入射結(jié)晶金屬氧化物部分的可見光進(jìn)行漫反射，從而使該金屬部件具有不透明的白色外觀。
[0009]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，描述了一種用于在基板上形成陽極化膜的方法。該方法包括將鋁層濺射到基板上，所述濺射鋁層的一個(gè)表面具有第一粗糙度。該方法還包括將所述濺射鋁層的第一部分轉(zhuǎn)換為陽極化膜。所述濺射鋁層的下方第二部分的第二表面具有與第一粗糙度相關(guān)聯(lián)的第二粗糙度。第二表面足夠粗糙，使得入射到陽極化層的暴露表面的白光行進(jìn)穿過陽極化層，從第二表面漫反射，然后離開陽極化層。
[0010]根據(jù)另一實(shí)施例，描述了一種用于制備呈白色的陽極化膜的方法。該方法涉及在陽極化膜內(nèi)形成多個(gè)開口。該開口的平均尺寸和形狀適于容納多個(gè)反光粒子。由于在反光粒子上存在多個(gè)可見光漫射表面，因此反光粒子具有白色外觀。該方法還涉及將反光粒子注入所述開口的至少一部分內(nèi)。反光粒子的白色外觀賦予陽極化膜白色外觀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]通過參考以下結(jié)合附圖所作的描述可以最佳地理解所述實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)。這些附圖絕不會限制本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離所述實(shí)施例的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可對所述實(shí)施例作出的在形式和細(xì)節(jié)方面的任何改變。
[0012]圖1A至圖1D示出了用于提供物體的感知顏色或品質(zhì)的各種反射機(jī)制。
[0013]圖2示出了具有使用標(biāo)準(zhǔn)陽極化條件形成的陽極化膜的部件的橫截面圖。
[0014]圖3示出了具有使用變化的電流密度形成的白色陽極化膜的部件的橫截面圖。
[0015]圖4A和圖4B示出了表示在兩種不同變化的電流密度陽極化工藝期間，隨時(shí)間變化的電流密度的曲線圖。
[0016]圖5示出了表示在另一種變化的電流密度陽極化工藝期間，隨時(shí)間變化的電流密度的曲線圖。
[0017]圖6示出表示使用變化的電流密度陽極化工藝形成具有不規(guī)則或紋理化孔壁的白色陽極化膜的步驟的流程圖。
[0018]圖7A至圖7C示出了具有白色陽極化膜的部件在經(jīng)歷激光裂化程序之后的頂視圖和橫截面圖。
[0019]圖8示出了表示使用光柵掃描脈沖激光束形成具有微裂紋的白色陽極化膜的步驟的流程圖。
[0020]圖9A至圖9C示出了具有變化的光點(diǎn)密度、激光功率和光點(diǎn)尺寸設(shè)置的不同激光掃描樣本。
[0021]圖9D示出了展示不同陽極化膜樣本的隨視角變化的鏡面反射光強(qiáng)度的曲線圖。
[0022]圖10示出了表示用于調(diào)諧激光裂化工藝的步驟的流程圖，該工藝用于制備具有目標(biāo)量的漫反射和鏡面反射的白色陽極化膜。
[0023]圖11示出了具有白色陽極化膜的部件的橫截面圖，該白色陽極化膜使用變化的電流密度陽極化程序和激光裂化程序的組合而形成。
[0024]圖12示出了表示用于形成白色陽極化膜的步驟的流程圖，該白色陽極化膜是使用變化的電流密度陽極化程序和激光裂化程序的組合而形成。
[0025]圖13A-13B示出了經(jīng)歷反射層沉積工藝以及隨后的陽極化工藝的部件的橫截面圖。
[0026]圖14示出了表示用于通過沉積下方反射層來形成白色陽極化膜的步驟的流程圖。
[0027]圖15A至圖15C示出了經(jīng)歷孔注入工藝的部件的橫截面圖。
[0028]圖16A和16B示出了經(jīng)歷微裂紋注入工藝的部件的橫截面圖。
[0029]圖17A至圖17D示出了經(jīng)歷激光鉆孔工藝、陽極化工藝和反光粒子注入工藝的部件的俯視圖和橫截面圖。
[0030]圖18示出了使用電泳技術(shù)的反光粒子孔注入工藝。
[0031]圖19示出表示用于通過在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子來形成白色陽極化膜的步驟的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]本章節(jié)描述了根據(jù)本專利申請的方法的代表性應(yīng)用。提供這些實(shí)例的目的僅是為了添加上下文并有助于理解所述實(shí)施例。因此，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)踐所述實(shí)施例。在其他情況下，為了避免不必要地使所述實(shí)施例費(fèi)解，未詳細(xì)描述熟知的工序。其他應(yīng)用也是可能的，使得以下實(shí)例不應(yīng)視為限制性的。
[0033]本專利申請涉及用于通過產(chǎn)生陽極化膜呈白色的方式對鋁表面進(jìn)行陽極化的方法和裝置的各種實(shí)施例。白色外觀陽極化膜非常適合于為消費(fèi)型產(chǎn)品的可見部分提供既具保護(hù)性又美觀的表面。例如，本文描述的方法可用于提供用于電子設(shè)備(諸如由總部設(shè)在Cupertino, California的Apple Inc.制造的電子設(shè)備)的金屬殼體和外殼的具有保護(hù)性且在美觀角度上吸引人的外部部分。
[0034]一般來講，白色是物體的使光的幾乎所有可見波長發(fā)生漫反射的顏色。因此，當(dāng)入射在陽極化膜頂表面的光的幾乎所有可見波長被漫反射時(shí)，陽極化膜可被感知為白色。圖1A示出入射光可如何從表面漫反射并且在許多方向上散射。漫反射可由入射光從頂表面處或物體內(nèi)的多刻面表面反射造成。例如，形成雪花的冰晶的刻面使入射光漫反射，從而使雪花呈白色。這與在一個(gè)方向上反射光的鏡面反射(圖1B)，吸收光的一些波長并且僅漫反射光的某些波長的彩色啞光外觀的物體(圖1C)，以及吸收基本上光的所有波長并且不反射光的黑色物體(圖1D)形成對比。
[0035]在所描述的實(shí)施例中，技術(shù)涉及形成白色外觀的陽極化膜。在一些實(shí)施例中，陽極化膜由于白光中存在的所有波長的鏡面反射和漫反射的結(jié)合而呈白色，該組合是由于陽極化膜內(nèi)的結(jié)構(gòu)特征引起的。在一些實(shí)施例中，陽極化膜由于存在本質(zhì)上將陽極化膜“染”成白色的嵌入粒子而呈白色。在一些實(shí)施例中，陽極化膜由于存在下方光漫射和反射層而呈白色。在一些情況下，可對兩種或更多種所描述的用于制備白色外觀陽極化膜的技術(shù)進(jìn)行組合。
[0036]可使用多種顏色分析技術(shù)中的任一種來測量陽極化膜的感知白度的量。例如，顏色對立色彩空間諸如L、a、b (Lab)色彩空間(L指示亮度的量，而a和b指示顏色對立維度)可用作一種標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)可客觀確定不同陽極化膜樣本的感知白度。在本文所述的一些實(shí)施例中，最佳白色陽極化膜具有在約85至100范圍內(nèi)的L值以及接近O的a、b。因此，這些陽極化膜是明亮的并且具有中性顏色。
[0037]如本文所用，術(shù)語陽極化膜、陽極化層、陽極氧化膜、陽極氧化膜、氧化物層和氧化物膜可互換使用，并且可指代任何適當(dāng)?shù)慕饘傺趸?。陽極化膜在金屬基板的金屬表面上形成。金屬基板可包括多種合適金屬中的任一種。在一些實(shí)施例中，金屬基板包括純鋁或鋁合金。在一些實(shí)施例中，合適的鋁合金包括1000、2000、5000、6000和7000系列鋁合金。
[0038]修改孔壁
[0039]一種用于形成白色外觀陽極化膜的方法涉及在陽極化工藝期間形成不規(guī)則孔壁。圖2示出了具有使用標(biāo)準(zhǔn)陽極化條件形成的陽極化膜202的部件200的橫截面圖。在標(biāo)準(zhǔn)陽極化工藝期間，金屬基板204的頂部部分被轉(zhuǎn)換為金屬氧化物層或陽極化膜202，從而在陽極化膜202內(nèi)形成多個(gè)自組織孔206?？?06為細(xì)長納米級孔隙，其在頂表面210處開口并且由孔壁208限定。如圖所示，孔206是高度有序的，其各自相對于頂表面210以垂直取向布置，并且相對于彼此等距且平行取向。
[0040]陽極化膜202呈大體上半透明的外觀，因?yàn)閺捻敱砻?10進(jìn)入的入射白光大部分可透射穿過陽極化膜202并在下方基板204的頂表面處反射。例如，光線212可從頂表面210進(jìn)入，穿過陽極化膜202，從下方基板204的表面反射，再次穿過陽極化膜202，然后在頂表面210處離開。由于孔壁208是基本光滑且均勻的，因此它們基本上不干擾光線212透射穿過陽極化膜202。因此，如觀測者從頂表面210所觀看到的，陽極化膜202呈半透明，并且觀測者將看見下方基板204。由于基板204將反射具有特定波長或波長范圍的光，因此部件200將呈現(xiàn)與下方基板204的顏色接近的顏色。如果下方基板204是光滑并反光的，則入射光可從下方基板204鏡面反射(如同在鏡面中，其中入射角等于反射角)。例如，光線214可在與光線212相同的方向上從下方基板204鏡面反射，從而賦予部件200亮澤反光的外觀。應(yīng)當(dāng)指出的是，陽極化膜202是大體上半透明的，而不是完全透明，因?yàn)檩^少量的入射光并不將完全穿過陽極化膜202到達(dá)下方基板204。
[0041]本文所述的方法可用于形成在從頂表面觀看時(shí)具有不透明的白色外觀的陽極化膜。圖3示出了根據(jù)所述實(shí)施例的具有使用陽極化技術(shù)形成的陽極化膜302的部件300的橫截面圖。在陽極化工藝期間，將金屬基板304的頂部部分轉(zhuǎn)換為金屬氧化物層或陽極化膜302。如圖所示，孔306具有形狀不規(guī)則的孔壁308。不規(guī)則孔壁308具有多個(gè)微小表面，這些微小表面可充當(dāng)入射光的反射點(diǎn)。例如，光線312可從頂表面310進(jìn)入，穿過陽極化膜302的一部分，從不規(guī)則孔壁308的第一表面反射，穿過陽極化膜302的另一部分，然后在頂表面310處離開。類似地，光線314可從頂表面310進(jìn)入，穿過陽極化膜302的一部分，從不規(guī)則孔壁308的第二表面反射，穿過陽極化膜302的另一部分，然后在頂表面310處離開。由于光線312和光線314未達(dá)到基板304，因此陽極化膜302不是透明的，即為不透明的。即，從頂表面301觀測的觀察者將不能夠看見下方基板304。
[0042]除了不透明之外，陽極化膜302還具有白色外觀。如上所述，物體在其漫反射或散射光的幾乎所有可見波長時(shí)呈現(xiàn)白色。以不同角度布置的不規(guī)則孔壁308的多個(gè)表面可以多個(gè)不同的角度散射入射可見光。例如，從孔壁308的第一表面反射的光線312在頂表面310處以第一角度離開，而以與光線312相同的角度進(jìn)入的光線314從孔壁308的第二表面反射，在頂表面310處以不同于第一角度的第二角度離開。由于不規(guī)則孔壁308具有相對于頂表面310和相對于彼此以許多不同角度布置的許多表面，因此以相同角度進(jìn)入陽極化膜302的不同光線將以許多不同角度離開陽極化膜302。這樣，入射可見光可被漫反射并且賦予陽極化膜302白色外觀。
[0043]用于形成具有不規(guī)則孔壁的白色陽極化膜諸如陽極化膜302的技術(shù)包括執(zhí)行陽極化工藝并同時(shí)施加脈沖電流密度。一般來講，電流密度可影響孔的寬度，其中較高電流密度通常形成較寬的孔，而較低電流密度通常形成較窄的孔。通過在孔生長期間改變電流密度，孔在一些部分中為寬的而在其他部分中為窄的。例如，孔306可具有在高電流密度條件期間形成的具有第一直徑316的寬部分以及在低電流密度條件期間形成的具有第二直徑318的窄部分，從而形成不規(guī)則孔壁308。
[0044]圖4A示出根據(jù)一些實(shí)施例的表示在具有變化的電流密度的陽極化工藝期間，隨時(shí)間(例如，分鐘)變化的電流密度(例如，A/dm2)的曲線圖400。在陽極化工藝期間，基板被放置在陽極化溶液中并且在施加電壓時(shí)充當(dāng)陽極。隨著陽極化工藝將基板的一部分轉(zhuǎn)換為金屬氧化物，在不同間隔處將電壓增大到高電流密度B以及減小到低電流密度A。如圖所示，在時(shí)間間隔a期間，將電流密度從O斜升到高電流密度B。在時(shí)間間隔b將電流密度保持在高電流密度B處。在時(shí)間間隔b期間，在陽極化膜內(nèi)形成的孔的寬度相對較寬。在時(shí)間間隔c期間，將電流密度減小到低電流密度A。在時(shí)間間隔d將電流密度保持在低電流密度A處。在時(shí)間間隔d期間，孔繼續(xù)形成，但相對于在時(shí)間間隔b期間形成的孔具有較窄的寬度。在一些實(shí)施例中，時(shí)間間隔a、b、c和d為大約幾分鐘。然后對電流密度進(jìn)行脈沖式改變，即，增大到高電流密度B并且減小到低電流密度A，持續(xù)多次，直到陽極化膜達(dá)到目標(biāo)厚度并且陽極化工藝完成。這樣，孔的寬度可隨著其成形而變化，從而形成不規(guī)則孔壁，諸如圖3的孔壁308。
[0045]圖4B示出與圖4A的曲線圖400類似，但具有電流密度的非線性增大和減小的曲線圖420。例如，在時(shí)間間隔a期間，將電流密度以非線性方式從O斜升到高電流密度B。同樣地，在時(shí)間間隔c期間，將電流密度以非線性方式減小到低電流密度A。增大和減小電流密度的方式可影響所得陽極化膜中的孔壁的形狀。
[0046]出現(xiàn)于曲線圖400和420中的間隔a、b、c和d的相對時(shí)間段僅僅例示出特定實(shí)施例，而未必規(guī)定其他實(shí)施例的相對時(shí)間段。例如，時(shí)間間隔b相對于a、c和d可較短，從而施加很短脈沖的高電流密度。在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)時(shí)間間隔a、b、c和d是相同的。圖5示出根據(jù)另外的實(shí)施例的表示在具有均勻間隔的短脈沖的高電流密度的陽極化工藝期間，隨時(shí)間(例如，分鐘)變化的電流密度(例如，A/dm2)的曲線圖500。如圖所示，在時(shí)間間隔a期間，將電流密度從O斜升到高電流密度B。在時(shí)間間隔b將電流密度保持在高電流密度B處。在時(shí)間間隔b期間，在陽極化膜內(nèi)形成的孔的寬度相對較寬。在另一個(gè)時(shí)間間隔b期間，將電流密度減小到低電流密度A。在額外的時(shí)間間隔b將電流密度保持在低電流密度A處，在該時(shí)間期間，孔繼續(xù)形成但相對于在高電流密度B期間形成的孔具有較窄的寬度。在一些實(shí)施例中，時(shí)間間隔b為大約幾分鐘。在其他實(shí)施例中，時(shí)間間隔b為大約幾秒鐘。然后對電流密度進(jìn)行脈沖式改變，即，增大到高電流密度B以及減小到低電流密度A，持續(xù)一連串時(shí)間，直到陽極化膜達(dá)到目標(biāo)厚度并且陽極化工藝完成。在一些實(shí)施例中，陽極化工藝可能涉及施加一系列很短脈沖的高電流密度，之后是一系列較長脈沖的高電流密度。這些不同參數(shù)可以不同方式影響孔壁的形狀和不規(guī)則性，從而產(chǎn)生所得陽極化膜的白度上的略微變化。
[0047]上文參考圖4A、圖4B和圖5所描述的低電流密度值和高電流密度值可根據(jù)所需孔壁形狀和特定應(yīng)用要求而變化。在一些實(shí)施例中，高電流密度B在介于約2.0至4.0A/dm2之間的范圍內(nèi)變化，并且低電流密度A在介于約0.5至2.0A/dm2之間的范圍內(nèi)變化。由于所施加的電流密度與電壓相關(guān)，因此該工藝還可相對于高電壓值和低電壓值而變化。陽極化膜的目標(biāo)厚度還可部分地根據(jù)特定應(yīng)用要求而變化。在一些實(shí)施例中，執(zhí)行陽極化工藝直到實(shí)現(xiàn)約20微米至35微米的目標(biāo)厚度。
[0048]除了控制孔壁的形狀和不規(guī)則性之外，還可在陽極化工藝期間通過調(diào)節(jié)陽極化浴槽溫度來控制孔密度。一般來講，浴槽溫度越高，在孔之間形成的金屬氧化物材料越薄并且孔密度越高。浴槽溫度越低，在孔之間形成的金屬氧化物材料越厚并且孔密度越低較高的孔密度直接與可充當(dāng)入射光的反射表面的孔壁的量相關(guān)聯(lián)。因此，孔密度越高，不規(guī)則形狀的孔壁的量越多，并且提供用于對入射光進(jìn)行漫射的光散射介質(zhì)越多。因此，較高的浴槽溫度通常產(chǎn)生比較低的浴槽溫度情況下更白的陽極化膜。然而，在選擇浴槽溫度時(shí)，還應(yīng)考慮其他因素，諸如陽極化膜的耐久性。在一些實(shí)施例中，使用約0°C至約25°C的陽極化浴槽溫度。
[0049]圖6示出根據(jù)一些實(shí)施例的表示用于使用變化的電流密度陽極化工藝形成具有不規(guī)則或紋理化孔壁的白色陽極化膜的步驟的流程圖600。在602處，在陽極化工藝期間將電流密度斜升到高電流密度，諸如圖4和圖5的高電流密度B。在604處，在第一時(shí)間間隔將電流密度保持在高電流密度處。在第一時(shí)間間隔期間，形成孔的寬部分。在606處，將電流密度減小到低電流密度，諸如圖4和圖5的低電流密度A。在608處，在第二時(shí)間間隔將電流密度保持在低電流密度處。在第二時(shí)間間隔期間，形成孔的窄部分。需注意，在一些實(shí)施例中，首先將電流密度斜升到低電流密度，之后增大到較高電流密度。在610處，確定是否實(shí)現(xiàn)陽極化膜的目標(biāo)厚度。如果實(shí)現(xiàn)目標(biāo)厚度，則陽極化工藝完成。如果尚未實(shí)現(xiàn)目標(biāo)厚度，則重復(fù)過程604、606、608和610，直到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)厚度。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)厚度介于約5微米與50微米之間。在一些實(shí)施例中，在約20分鐘和90分鐘之間實(shí)現(xiàn)目標(biāo)厚度。所得陽極化膜具有帶有能夠?qū)θ肷涔膺M(jìn)行漫反射的不規(guī)則孔壁的孔，從而賦予陽極化膜白色的不透明外觀。
[0050]需注意，在流程圖600的陽極化工藝之前和之后，可實(shí)施任何合適的前置和后置的陽極化工藝中的一種或多種。例如，在陽極化之前，基板可經(jīng)歷一次或多次清潔、拋光和噴砂操作。另外，在陽極化之后，可使用染料或電化學(xué)著色工藝對陽極化膜進(jìn)行著色。在一些實(shí)施例中，使用機(jī)械方法諸如磨光或研磨對陽極化膜的表面進(jìn)行拋光。
[0051]在陽極化膜內(nèi)形成微裂紋
[0052]用于形成白色陽極化膜的另一種方法涉及在陽極化膜的表面部分或次表面部分處形成局部微裂紋?？赏ㄟ^在陽極化膜的表面上方光柵掃描脈沖激光束來形成裂紋。圖7A和圖7B分別示出了根據(jù)所描述的實(shí)施例的部件700在經(jīng)歷激光裂化程序之后的頂視圖和橫截面圖。部件700包括在下方基板704的上方形成的陽極化膜702。在激光裂化程序期間，在陽極化膜702的頂表面710上方光柵掃描脈沖激光束。光柵掃描產(chǎn)生光點(diǎn)區(qū)域714的圖案，該光點(diǎn)區(qū)域表示陽極化膜702的在光柵掃描期間已暴露于激光束的脈沖的區(qū)域。如圖所示，光點(diǎn)區(qū)域714被布置成由未暴露區(qū)域720包圍的圖案。每個(gè)光點(diǎn)區(qū)域714的尺寸可依據(jù)光點(diǎn)直徑716來測量，并且可通過激光設(shè)置來控制。光點(diǎn)區(qū)域714之間的間距718可通過控制激光裝置的光柵設(shè)置來控制。圖7A和圖7B中所示的光柵掃描圖案僅僅作為實(shí)例而示出。在其他實(shí)施例中，可使用具有不同間距718的其他光柵掃描圖案。如圖所示，光點(diǎn)區(qū)域714穿透陽極化膜702內(nèi)的距離717。距離717部分地取決于激光束的波長。激光束應(yīng)具有被調(diào)諧為與陽極化膜702交互而與下方基板704基本無交互的波長。在一些實(shí)施例中，使用CO2激光，其產(chǎn)生具有以9.4微米和10.6微米為中心的主要波段的紅外光。
[0053]已暴露于激光束脈沖的光點(diǎn)區(qū)域714包括可漫反射入射光的微裂紋。為進(jìn)行說明，圖7C示出了部件700的特寫橫截面圖，其示出圍繞單個(gè)光點(diǎn)區(qū)域714的區(qū)域。如圖所示，未暴露于激光束的區(qū)域720具有作為多孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)的一部分的標(biāo)準(zhǔn)的高度有序的孔706。相比之下，光點(diǎn)區(qū)域714內(nèi)的多孔結(jié)構(gòu)已以裂紋726的形式進(jìn)行修改。裂紋726在來自入射激光束的能量產(chǎn)生足夠的局部熱量使得光點(diǎn)區(qū)域714內(nèi)的金屬氧化物材料的全部或一些部分熔化時(shí)形成。即，熱量足以至少達(dá)到金屬氧化物材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)熱量耗散并且金屬氧化物材料冷卻時(shí)，金屬氧化物材料從非晶態(tài)玻璃狀材料轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶形式。這樣，陽極化膜702的多孔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楣恻c(diǎn)區(qū)域714中的結(jié)晶金屬氧化物形式。此外，隨著金屬氧化物冷卻，其收縮并且使得裂紋726在光點(diǎn)區(qū)域714內(nèi)形成。在一些實(shí)施例中，裂紋714的長度在介于約0.5微米和30微米之間的范圍上。裂紋714具有致使入射光散射的不規(guī)則界面。例如，光線722以第一角度從裂紋726的第一表面反射，而以與光線722相同的角度進(jìn)入的光線724以不同于第一角度的第二角度從裂紋726的第二表面反射。由于裂紋726具有相對于頂表面710以許多不同角度布置的許多表面，因此不同光線將以許多不同角度從裂紋726反射。這樣，入射可見光可從光點(diǎn)區(qū)域714被漫反射并且被賦予陽極化膜702白色外觀。
[0054]圖8示出根據(jù)一些實(shí)施例的表示用于使用光柵掃描脈沖激光束形成具有微裂紋的白色陽極化膜的步驟的流程圖800。在802處，在基板上形成具有多孔結(jié)構(gòu)的陽極化膜。如上所述，可使用具有高度有序的多孔結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)陽極化膜。在804處，使用光柵掃描脈沖激光束熔化多孔結(jié)構(gòu)的部分。多孔結(jié)構(gòu)的部分可被布置成諸如圖7A-7C中所示的光柵圖案，其中每個(gè)光點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)于激光束的脈沖。應(yīng)當(dāng)調(diào)諧激光束，使得能量束集中于陽極化膜上而不是集中于下方基板上。在806處，允許多孔結(jié)構(gòu)的熔化部分冷卻并收縮，從而在多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)形成微裂紋。在冷卻過程期間，熔化部分的全部或一些可重新形成為結(jié)晶金屬氧化物形式。所得陽極化膜具有可漫反射入射光的微裂紋，從而賦予陽極化膜白色的不透明外觀。
[0055]在一些實(shí)施例中，漫反射和鏡面反射的結(jié)合在美觀角度上可為有益的。如上所述，鏡面反射是在入射光在基本一個(gè)方向上進(jìn)行反射時(shí)賦予物體類似鏡面的亮澤品質(zhì)。鏡面反射是在入射光從光滑表面諸如玻璃或平靜水域反射時(shí)發(fā)生。鏡面反射還可使物體顯得明亮，因?yàn)楣庵苯訌墓饣砻娣瓷?。因此，對光進(jìn)行漫反射以及鏡面反射的陽極化膜可具有白色的明亮品質(zhì)。返回到圖7C，如果下方基板的表面是光滑的，則入射光可從未暴露區(qū)域720的下方基板704鏡面反射。例如，光線728從未暴露區(qū)域720的下方基板704鏡面反射。因此，陽極化膜702的漫反射和鏡面反射的相對量可通過控制陽極化膜702暴露于入射激光束的相對量來控制。激光束暴露的量可由參數(shù)諸如光點(diǎn)密度、激光功率和光點(diǎn)尺寸來控制。
[0056]圖9A至圖9C示出不同的激光掃描樣本，其示出了變化的光點(diǎn)密度、激光功率和光點(diǎn)尺寸可如何影響白色陽極化膜的相對的漫反射和鏡面反射的量。圖9A示出改變激光束的光點(diǎn)密度或光柵圖案的效果?？筛鶕?jù)光點(diǎn)直徑D來測量光點(diǎn)密度。在樣本902處，光點(diǎn)中心之間的距離是光點(diǎn)的直徑D的三倍。在樣本904處，光點(diǎn)中心之間的距離是光點(diǎn)的直徑D的兩倍。在樣本906處，光點(diǎn)中心之間的距離等于光點(diǎn)的直徑D。在樣本908處，光點(diǎn)中心之間的距離是光點(diǎn)的直徑D的一半。光點(diǎn)之間的距離越大，鏡面反射相對于漫反射越大。因此,樣本908將漫反射比樣本902更多的光。樣本908將具有更多白色啞光品質(zhì)，并且樣本902將具有更多類似反光鏡的品質(zhì)。
[0057]圖9B示出如光點(diǎn)暗度所指示的，改變激光束的激光功率的效果。激光功率從樣本910處的低激光功率變化，并且增大到樣本916處的高激光功率。激光功率越高，將發(fā)生越多的漫反射。因此，樣本916將具有比樣本910更多的啞光品質(zhì)。圖9C示出改變?nèi)肷浼す馐墓恻c(diǎn)直徑或激光束尺寸的效果。類似于圖9A的樣本，樣本918、920、922和924各自具有不同光點(diǎn)密度。然而，這些樣本的光點(diǎn)直徑比圖9A的光點(diǎn)直徑小40%。與樣本902、904、906和908相比，樣本918、920、922和924具有不同的漫反射相對于鏡面反射品質(zhì)的量。
[0058]白色陽極化膜的鏡面反射的量可使用多種光反射測量技術(shù)中的任一種來測量。在一些實(shí)施例中，可使用被配置為測量指定角度下的鏡面光強(qiáng)度的光譜儀。如上所述，鏡面光強(qiáng)度的測量與亮度的量和L值相關(guān)聯(lián)。圖9D示出表示使用光譜儀的四個(gè)不同陽極化膜樣本的隨視角變化的鏡面反射光強(qiáng)度的曲線圖930。每個(gè)樣本可具有不同光點(diǎn)區(qū)域圖案，諸如圖9A-9C的樣本902-924中的每個(gè)。光譜932、934、936和938來自以45度視角獲得的陽極化膜的四個(gè)不同樣本。光譜936對應(yīng)于目標(biāo)陽極化膜樣本，該樣本具有用于產(chǎn)生所需白色明亮外觀所需的鏡面反射量。如圖所示，光譜932和934指示具有大于目標(biāo)量的鏡面反射的樣本。相反，光譜938指不具有低于目標(biāo)量的鏡面反射的樣本。因此,光點(diǎn)密度、激光功率和光點(diǎn)尺寸可通過測量并比較不同樣本的鏡面反射量來調(diào)諧，以便制備具有所需量的漫反射和鏡面反射的白色陽極化膜。
[0059]圖10示出表示用于調(diào)諧激光裂化工藝的步驟的流程圖1000，該工藝用于制備具有目標(biāo)量的漫反射和鏡面反射的白色陽極化膜。在1002處，使用激光裂化工藝形成白色陽極化膜。激光裂化工藝將具有一組參數(shù)，諸如光點(diǎn)密度、激光功率和光點(diǎn)尺寸。在1004處，使用光譜儀測量白色陽極化膜的鏡面反射量。如上所述，光譜儀可測量限定角度下的光譜反射率，并且生成對應(yīng)的光譜。在1006處，將白色陽極化膜的鏡面反射光譜與目標(biāo)鏡面反射光譜進(jìn)行比較。目標(biāo)鏡面反射光譜將對應(yīng)于具有所需量的鏡面反射和漫反射的白色陽極化膜。
[0060]在1008處，根據(jù)比較結(jié)果確定白色陽極化膜的鏡面反射量是否太高。如果鏡面反射太高，則在1010處，通過改變工藝參數(shù)，諸如通過增大光點(diǎn)密度和/或激光功率來增加相對漫反射量。然后，返回到1002，使用具有新工藝參數(shù)的激光裂化工藝來形成另外的白色陽極化膜。如果鏡面反射率并非太高，則在1012處，根據(jù)比較結(jié)果確定白色陽極化膜的鏡面反射量是否太低。如果鏡面反射太低，則在1014處，通過改變工藝參數(shù)，諸如通過減小光點(diǎn)密度和/或激光功率來減小相對漫反射量。然后，返回到1002，使用具有新工藝參數(shù)的激光裂化工藝來形成另外的白色陽極化膜。如果鏡面反射并非太低，則白色陽極化膜具有目標(biāo)量的漫反射和鏡面反射。
[0061]在一些情況下，可能期望制備同時(shí)具有如上文參考圖3-6所描述的光漫射不規(guī)則孔和如上文參考圖7-10所描述的光漫射裂紋的白色陽極化膜。圖11示出了根據(jù)所描述的實(shí)施例的具有使用陽極化技術(shù)形成的陽極化膜1102的部件1100的橫截面圖。在陽極化工藝期間，將金屬基板1104的頂部部分轉(zhuǎn)換為陽極化膜1104。同樣在陽極化工藝期間，使用一系列高低電流密度改變或脈沖式改變電流密度。脈沖電流密度在孔形成期間產(chǎn)生具有不規(guī)則孔壁1108的孔1106。不規(guī)則孔壁1108具有相對于頂表面1110以不同角度布置的多個(gè)微小表面，其可充當(dāng)用于對入射光進(jìn)行漫射的反射點(diǎn)。例如，光線1112以第一角度從不規(guī)則孔壁1108的第一表面反射，而光線1113以與第一角度不同的第二角度從不規(guī)則孔壁1108的第二表面反射。由于不規(guī)則孔壁1108具有相對于頂表面1110以許多不同角度布置的許多表面，因此不同光線將以許多不同角度從不規(guī)則孔壁1108反射，從而賦予陽極化膜1102不透明的白色品質(zhì)。
[0062]此外，在形成具有不規(guī)則孔壁1108的陽極化膜1102之后，陽極化膜1102已經(jīng)歷了激光裂化程序。在激光裂化程序期間，在陽極化膜1102的頂表面1110上方光柵掃描脈沖激光束。光點(diǎn)區(qū)域1114表不陽極化膜1102的在光柵掃描期間已暴露于來自激光束的脈沖的區(qū)域。光點(diǎn)區(qū)域714具有可漫反射入射光的裂紋1126。例如，光線1122以第一角度從裂紋1126的第一表面反射，而光線1124以不同于第一角度的第二角度從裂紋1126的第二表面反射。由于裂紋1126具有相對于頂表面1110以許多不同角度布置的許多表面，因此不同光線將以許多不同角度從裂紋1126反射。這樣，光點(diǎn)區(qū)域1114的裂紋1126為部件1100提供了在美觀角度上吸引人的白色不透明品質(zhì)。
[0063]圖12示出表示用于形成白色陽極化膜的步驟的流程圖1200，該白色陽極化膜使用變化的電流密度陽極化程序和激光裂化程序的組合而形成。在1202處，通過使用變化的電流陽極化工藝來形成具有不規(guī)則孔壁的陽極化膜。入射可見光將從不規(guī)則孔壁漫反射，并且為陽極化膜提供不透明的白色品質(zhì)。在1204處，使用激光裂化程序在陽極化膜的部分內(nèi)形成裂紋。入射可見光將從裂紋漫反射，并且為陽極化膜提供不透明的白色品質(zhì)。
[0064]添加下方光漫射層
[0065]一種用于形成白色陽極化膜的方法涉及在陽極化膜下面沉積白色的反射性材料層使得照穿陽極化層的入射光穿過陽極化層漫反射和光譜反射回來并且離開頂表面。圖13A-13B示出了根據(jù)所描述的實(shí)施例的經(jīng)歷反射層沉積工藝和陽極化工藝的部件1300的橫截面圖。在圖13A處，將鋁層1302沉積在金屬基板1304上。鋁層1302可為基本上純鋁層，因?yàn)榧冧X與鋁合金相比通常在顏色上，即在光譜反射上更明亮。在一些實(shí)施例中，可使用鍍覆工藝來沉積鋁層1302。在其他實(shí)施例中，使用物理氣相沉積(PVD)工藝來沉積鋁層1302。鋁層1302具有漫反射入射可見光的第一粗糙表面1306?？烧{(diào)諧PVD工藝以提供適量的粗糙度1306以形成目標(biāo)量漫反射。如從頂表面1308所觀看到的，鋁層1302可具有鋁的銀色金屬外觀，其具有來自粗糙表面1306的增白元素。
[0066]在圖13B處，將鋁層1302的一部分轉(zhuǎn)換為氧化鋁層1310。如圖所示，鋁層1302的一部分1303保留在氧化鋁層1310下方。鋁部分1303具有位于鋁部分1303與氧化鋁層1310之間的界面1316處的第二粗糙表面1307。在陽極化之前，第二粗糙表面1307與第一粗糙表面1306相關(guān)聯(lián)并且具有與該第一粗糙表面1306相似的尺寸。因此，第二粗糙表面1307也可漫反射光。在一些實(shí)施例中，氧化鋁層1310是半透明的。因此，入射到氧化鋁層1310的頂表面1308的光可行進(jìn)穿過氧化鋁層1310，并且從第二粗糙表面1307漫反射，從而賦予部件1300白色外觀。例如，光線1312可進(jìn)入氧化鋁層1302，從粗糙表面1306的第一表面反射，并且以第一角度離開氧化鋁層1302。光線1314可以與光線1312相同的角度進(jìn)入氧化鋁層1302，從粗糙表面1306的第二表面反射，并且以不同于第一角度的第二角度離開氧化鋁層1302。
[0067]除了表面粗糙度1306之外，還可通過改變鋁層1302的厚度來增強(qiáng)鋁層1302的光漫射品質(zhì)。具體地，隨著鋁層1302的厚度從O微米增加到50微米，由鋁層1302產(chǎn)生的光譜反射量減小并且漫反射量增大。據(jù)信，這歸因于由濺射在鋁材料上的較厚部分產(chǎn)生的較粗糙表面。一般來講，濺射時(shí)間越長，鋁層1302變得越厚。如上所述，使光譜反射和漫反射結(jié)合對提供白而亮的外觀表面來說在美觀角度上可為有益的。在一些實(shí)施例中，厚度在約10微米到25微米的范圍內(nèi)變化的鋁層1302產(chǎn)生在美觀角度上為白色且明亮的漫反射與光譜反射的結(jié)合。
[0068]圖14示出表示用于通過沉積下方反射層在基板上形成白色外觀的陽極化膜的步驟的流程圖1400。在1402處，將具有所述濺射鋁層漫反射入射光的粗糙表面的鋁層沉積在基板上。在一些實(shí)施例中，鋁層基本上為純鋁。在一些實(shí)施例中，將鋁層濺射到基板上。鋁層的表面的粗糙度以及由此帶來的漫反射相對于光譜反射的相對量可通過控制濺射類型和所述濺射鋁層的厚度來調(diào)諧。在1404處，將鋁層的一部分轉(zhuǎn)換為氧化鋁層。自鋁層的一部分被轉(zhuǎn)換以來，鋁層的下方部分保留在氧化鋁層下面。鋁層的下方部分作為位于保留鋁層與氧化鋁層之間的界面處的第二粗糙表面。在陽極化之前，第二粗糙表面與鋁層的第一粗糙表面相關(guān)聯(lián)。進(jìn)入氧化鋁層的白光可行進(jìn)穿過氧化鋁層，從第二粗糙表面漫反射，并且離開氧化鋁層，從而賦予基板白色外觀。
[0069]灃入反光粒子
[0070]用于形成白色外觀陽極化膜的其他方法涉及在陽極化膜的小開口內(nèi)注入反光白色粒子使得陽極化膜呈現(xiàn)白色外觀。在一些情況下，開口是在陽極化工藝期間在陽極化膜內(nèi)自然形成的陽極孔。在其他情況下，使用例如激光裂化工藝或激光鉆孔工藝在陽極化膜內(nèi)形成開口。
[0071]反光粒子可為具有多個(gè)可見光反射表面的任何合適的粒子，該多個(gè)可見光反射表面用于漫反射和鏡面反射光的基本上所有的可見波長并且賦予反光粒子白色。在一些實(shí)施例中，使用氧化鋁(Al2O3)或二氧化鈦(T12),或氧化鋁與二氧化鈦的組合。反光粒子的平均尺寸可部分地取決于反光粒子注入其內(nèi)的開口的尺寸。例如，較大粒子可能無法適合于小開口內(nèi)，在這種情況下，使用較小粒子。光漫射粒子還應(yīng)具有最適宜漫反射和鏡面反射可見光的尺寸。在使用二氧化鈦粒子的一個(gè)實(shí)施例中，使用在約150納米至350納米范圍內(nèi)的平均粒徑。
[0072]圖15A-15C示出了根據(jù)一些實(shí)施例的經(jīng)歷孔注入工藝的部件1500的橫截面圖。在15A處，部件1500已經(jīng)歷陽極化工藝以將金屬基板1504的一部分轉(zhuǎn)換為陽極化層1502?？?506在陽極化工藝期間以細(xì)長形狀自然形成，其具有在表面1510處開口的頂端以及鄰近下方基板1504的底端。典型的陽極化膜的孔1506的平均直徑1508在約10納米至130納米范圍內(nèi)，這取決于所使用的電解液。在15B處，孔1506任選地被加寬到更大平均直徑1512。在一些實(shí)施例中，孔1506被加寬到大于約100納米的平均直徑1512，在一些情況下加寬到大約150納米或更大?？墒褂萌魏魏线m的孔加寬工藝。例如，使部件1500經(jīng)受酸性溶液可加寬孔1506。
[0073]在15C處，孔1506被部分地或完全地用反光粒子1514填充。用反光粒子1514注入孔1506可使用多種合適技術(shù)中的任一種來完成。例如，可使用沉淀工藝、壓制工藝、電泳工藝或PVD工藝，下文中對這些工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。在孔1506被部分地或完全地填充之后，任選地使用任何合適的孔密封工藝將其密封。由于反光粒子1514通過漫反射可見光而呈白色，因此其可賦予陽極化層1506白色外觀。例如，從反光粒子1514的第一表面反射的光線1516在頂表面1510處以第一角度離開，而以與光線1516相同的角度進(jìn)入的光線1518從反光粒子1514的第二表面反射，并且在頂表面1510處以不同于第一角度的第二角度離開。此外，反光粒子1514所擁有的任何明亮的鏡面反射品質(zhì)在位于孔1506內(nèi)時(shí)同樣保持，從而賦予陽極化層1506亮白的外觀。
[0074]圖16A和圖16B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的經(jīng)歷微裂紋注入工藝的部件1600的橫截面圖。在16A處，部件1600已經(jīng)歷激光裂化程序，諸如上文參考圖7-12描述的激光裂化程序。如圖所示，已修改了位于下方基板1604上方的陽極化層1602的、位于光點(diǎn)區(qū)域1614內(nèi)的孔1606。光點(diǎn)區(qū)域1614對應(yīng)于暴露于激光束的脈沖的區(qū)域。微裂紋1626是由于來自激光束的局部加熱和光點(diǎn)區(qū)域1614內(nèi)的氧化鋁材料的后續(xù)冷卻而形成的。在一些實(shí)施例中，微裂紋具有在約100納米至約600納米范圍內(nèi)的平均寬度1627。
[0075]在圖16B處，使用多種合適技術(shù)諸如下文描述的那些技術(shù)中的任一種在裂紋1626內(nèi)注入反光粒子1628。由于微裂紋1626的寬度可大于典型孔的平均直徑，因此反光粒子1628的尺寸可大于上文參考圖15A-15C描述的孔注入實(shí)施例中所使用的尺寸。反光粒子1628漫反射光，從而賦予陽極化層1606白色外觀。例如，光線1622和1624分別以第一角度和第二角度分別從反光粒子1628的第一表面和第二表面反射。此外，反光粒子1628擁有的任何明亮鏡面反射品質(zhì)可為陽極化層1606提供明亮鏡面品質(zhì)。
[0076]圖17A-17D示出了根據(jù)一些實(shí)施例的經(jīng)歷激光鉆孔工藝和反光粒子注入工藝的部件1700的俯視圖和橫截面圖。圖17A示出具有已經(jīng)歷激光鉆孔工藝的金屬基板1704的部件1700的俯視圖，借助激光鉆孔工藝引導(dǎo)激光束在金屬基板1700處產(chǎn)生孔1706的陣列。在一些實(shí)施例中，使用脈沖激光系統(tǒng)，其中每個(gè)激光束脈沖對應(yīng)于每個(gè)孔1706。在其他實(shí)施例中，激光束的多個(gè)脈沖形成每個(gè)孔1706。在一些實(shí)施例中，在基板1704上方光柵掃描脈沖激光束?？?706可被布置成諸如圖17A所的有序陣列，或布置成孔1706隨機(jī)分布在金屬基板1704內(nèi)的隨機(jī)圖案。在一些實(shí)施例中，孔1706具有在約I微米至約20微米范圍內(nèi)的平均直徑1710。還可選擇孔1706之間的合適間距1712。在一些實(shí)施例中，間距1712可在平均孔徑1710的范圍上?？墒褂卯a(chǎn)生具有用于在金屬基板1704內(nèi)鉆孔的功率和波長范圍的激光束的任何合適激光。圖17B示出了金屬基板1704內(nèi)的孔1706的特寫橫截面圖。開口 1706的深度1714可根據(jù)特定應(yīng)用而變化。
[0077]在圖17C處，部件1700已經(jīng)歷陽極化工藝，由此將金屬基板1704的一部分轉(zhuǎn)換為陽極化層1702。在一些實(shí)施例中，陽極化層1702具有在約15微米至約35微米范圍內(nèi)的厚度1716，這取決于應(yīng)用需求。如圖所示，陽極化層1702基本上匹配金屬基板1704的形狀使得在陽極化層1702內(nèi)存在具有適于容納反光粒子的尺寸和形狀的孔1706。在圖17D處，使用多種合適技術(shù)諸如下文描述的那些技術(shù)中的任一種來將反光粒子1718部分地或完全地注入孔1706。反光粒子1718漫反射光，從而賦予陽極化層1702白色外觀。例如，光線1720和1722分別以第一角度和第二角度分別從反光粒子1718的第一表面和第二表面反射。此夕卜，反光粒子1718擁有的任何明亮鏡面反射品質(zhì)可為陽極化層1702提供明亮鏡面品質(zhì)。
[0078]如上所述，多種合適技術(shù)可用于在陽極化膜內(nèi)的開口諸如孔、裂紋和激光鉆出的孔內(nèi)注入反光粒子。一種用于在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子的技術(shù)涉及沉淀工藝，由此重力將反光粒子移動到開口內(nèi)。沉淀技術(shù)涉及將基板放置到含有反光粒子的漿液中。重力使反光粒子下沉到陽極化膜的開口的底部中。接著加熱漿液以允許漿液的液體部分蒸發(fā)，從而使反光粒子留在開口內(nèi)。在另一變型中，在使基板暴露于漿液之前，使用真空干燥器來將反光粒子將被置入的開口內(nèi)的空氣抽盡并在其內(nèi)形成真空壓力。
[0079]用于在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子的其他技術(shù)涉及壓制技術(shù)，由此反光粒子通過物理方式被迫進(jìn)入開口內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，將基板放置到含有反光粒子的漿液中。然后使用夾具諸如橡膠輥來將反光粒子壓制到陽極化膜的開口中。接下來，允許漿液的液體部分蒸發(fā)，從而使反光粒子留在開口內(nèi)。就上文所述的沉淀技術(shù)而言，可應(yīng)用真空增強(qiáng)變型，由此基板在暴露于漿液和壓制操作之前放置在真空干燥器中。
[0080]另一種用于在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子的技術(shù)涉及電泳技術(shù)，由此反光粒子通過電泳被吸引進(jìn)開口內(nèi)。圖18示出電解組件1800，其示出了電泳工藝，由此在帶負(fù)電的陰極1802和帶正電的陽極1804兩端施加直流電壓，從而在電解槽1808內(nèi)形成電場。在這種情況下，陰極1802充當(dāng)基板。反光粒子1806被添加到電解槽1808中并且呈現(xiàn)與陰極基板1802相反的正電荷。這樣，反光粒子1806朝向陰極基板1802移動穿過電解槽1808并且移動到位于陰極基板的表面內(nèi)的任何開口內(nèi)。當(dāng)移除電壓時(shí)，反光粒子保留在開口內(nèi)。需注意，在其他實(shí)施例中，陽極可充當(dāng)基板，其中帶負(fù)電的反光粒子被吸引到帶正電的陽極基板。在一個(gè)實(shí)施例中，反光粒子是二氧化鈦(T12),其可在電解溶液內(nèi)呈現(xiàn)正電荷，并且被吸引到陰極基板。
[0081]另一種用于在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子的技術(shù)涉及PVD技術(shù)，由此將反光粒子濺射到基板上。當(dāng)將反光粒子濺射到基板上時(shí)，反光粒子中的一些嵌入在開口內(nèi)。在PVD工藝完成之后，可進(jìn)行用于移除反光材料的多余部分的獨(dú)立過程，即沉積在表面處的材料可被移除，從而留下填充有反光粒子的開口。
[0082]圖19示出表示用于通過在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子來形成白色陽極化膜的步驟的流程圖1900。在1902處，在陽極化膜內(nèi)形成開口。在一些實(shí)施例中，開口是與陽極化膜生長同時(shí)形成的孔。在其他實(shí)施例中，使用獨(dú)立程序諸如激光裂化程序或激光鉆孔程序來形成開口。開口的尺寸和形狀應(yīng)被設(shè)計(jì)為適用于容納反光粒子。在1904處，在陽極化膜的開口內(nèi)注入反光粒子?？墒褂萌魏魏线m的注入技術(shù)。例如，可使用上文所述的沉淀工藝、壓制技術(shù)、電泳技術(shù)或PVD技術(shù)。
[0083]在上述描述中，為了進(jìn)行解釋，使用了特定的命名以提供對所述實(shí)施例的徹底理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的是，實(shí)踐所述實(shí)施例不需要這些具體細(xì)節(jié)。因此，對特定實(shí)施例的上述描述是出于舉例說明和描述的目的而呈現(xiàn)的。這些描述不旨在被認(rèn)為是窮舉性的或?qū)⑺鰧?shí)施例限制為所公開的精確形式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言顯而易見的是，根據(jù)上述教導(dǎo)內(nèi)容可作出許多修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 根據(jù)具有周期性變化的電流密度值的電流密度由鋁基板形成具有預(yù)定厚度的氧化鋁層，其中由于所述氧化鋁層阻止入射在所述氧化鋁層的暴露表面處的光透射到所述鋁基板，因此所述氧化鋁層是不透明的，并且其中由于所述氧化鋁層對入射在所述暴露表面上的白光的基本上所有波長進(jìn)行反射，因此所述氧化鋁層提供白色外觀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，形成所述氧化鋁層還包括: (a)在第一時(shí)間段內(nèi)將所述電流密度保持在第一電流密度值處； (b)將所述電流密度從所述第一電流密度值改變?yōu)椴煌谒龅谝浑娏髅芏戎档牡诙娏髅芏戎担? (c)在第二時(shí)間段內(nèi)將所述電流密度保持在所述第二電流密度值處；以及 重復(fù)(a)至(C)直到所述氧化鋁層的厚度為至少所述預(yù)定厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述氧化鋁層包括多個(gè)孔，所述多個(gè)孔各自包括孔壁并被布置成基本上彼此平行，所述多個(gè)孔從所述氧化鋁層的外表面向內(nèi)延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述多個(gè)孔中的至少一個(gè)孔的所述孔壁的特征在于具有與所述電流密度直接相關(guān)地變化的直徑，所述變化的直徑為所述孔壁提供相關(guān)聯(lián)的變化的曲率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述孔壁的所述變化的曲率通過對入射在所述暴露表面上的白光的基本上所有波長進(jìn)行漫反射來為所述氧化鋁層提供白色外觀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一電流密度值大于所述第二電流密度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述第一時(shí)間段期間形成的所述孔的第一部分的特征在于具有第一直徑，并且其中在所述第二時(shí)間段期間形成的所述孔的第二部分的特征在于具有小于所述第一直徑的第二直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一時(shí)間段與所述第二時(shí)間段相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一時(shí)間段不同于所述第二時(shí)間段。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)定厚度介于約5微米和50微米之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述孔壁的所述變化的曲率提供以變化的角度被取向的多個(gè)反射表面，所述多個(gè)反射表面對入射在所述暴露表面上的所述光進(jìn)行散射以形成所述氧化鋁層的所述白色外觀。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中改變所述電流密度是非線性的。
13.一種在下方鋁基板上形成的具有預(yù)定厚度的氧化鋁層，所述氧化鋁層包括: 多個(gè)孔，所述多個(gè)孔各自包括孔壁并被布置成基本上彼此平行，所述多個(gè)孔從所述氧化鋁層的外表面向內(nèi)延伸，其中所述多個(gè)孔中的至少一個(gè)孔的所述孔壁的特征在于具有為所述孔壁提供變化的曲率的變化的直徑，其中所述氧化鋁層提供白色外觀，因?yàn)樗隹妆诘乃鲎兓那侍峁┒鄠€(gè)漫反射表面，所述多個(gè)漫反射表面對入射在所述暴露表面上的白光的基本上所有波長以漫射的方式進(jìn)行反射，從而使所述氧化鋁層呈白色外觀。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的氧化鋁層，其中由于所述氧化鋁層阻止入射在所述氧化鋁層的所述暴露表面處的光透射到所述下方鋁基板，因此所述氧化鋁層是不透明的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氧化鋁層，其中所述氧化鋁層具有介于約5微米和50微米之間的厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氧化鋁層，其中所述氧化鋁層的特征在于反射具有Lab色彩空間分量值的光，所述Lab色彩空間分量值對應(yīng)于在約85至100范圍內(nèi)的L值和約為零的 a、b。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氧化鋁層，其中所述孔壁的所述變化的曲率對應(yīng)于用于形成所述氧化鋁層的變化的電流密度。
18.一種用于提供呈白色的具有預(yù)定厚度的氧化鋁層的方法，所述方法包括: 修改氧化鋁層的結(jié)構(gòu)，使得所述氧化鋁層對入射在所述氧化鋁層的暴露表面上的白光的基本上所有波長以基本上漫射的方式進(jìn)行反射，其中所述氧化鋁層的所述結(jié)構(gòu)包括從所述氧化鋁層的外表面向內(nèi)延伸的基本上平行的多個(gè)孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述修改包括: 通過以下步驟在內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)形成多個(gè)微裂紋: 在所述暴露表面上施加激光束以熔化所述氧化鋁層的部分，從而形成熔化部分的圖案，以及 允許所述熔化部分冷卻并結(jié)晶，從而形成結(jié)晶氧化鋁部分的圖案，其中所述結(jié)晶氧化鋁部分的收縮形成多個(gè)微裂紋，所述多個(gè)微裂紋對入射在所述結(jié)晶氧化鋁部分的暴露表面上的白光的幾乎所有可見波長進(jìn)行漫反射。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 通過以下步驟形成所述氧化鋁層: (a)在第一時(shí)間段內(nèi)將電流密度保持在第一電流密度值處， (b)將所述電流密度從所述第一電流密度值改變?yōu)椴煌谒龅谝浑娏髅芏戎档牡诙娏髅芏戎担? (c)在第二時(shí)間段內(nèi)將所述電流密度保持在所述第二電流密度值處，并且 重復(fù)(a)至(C)直到所述氧化鋁層的厚度為至少所述預(yù)定厚度，其中變化的電流密度提供使得所述多個(gè)孔中的至少一個(gè)孔具有變化的孔徑；以及通過以下步驟形成多個(gè)微裂紋，所述多個(gè)微裂紋至少包括具有所述變化的孔徑的所述孔: 在所述暴露表面上施加激光束以熔化所述氧化鋁層的部分，從而形成熔化部分的圖案，以及 允許所述熔化部分冷卻并結(jié)晶，從而形成結(jié)晶氧化鋁部分的圖案，其中所述結(jié)晶氧化鋁部分的收縮形成多個(gè)微裂紋，所述多個(gè)微裂紋對入射在所述結(jié)晶氧化鋁部分的暴露表面上的白光的幾乎所有可見波長進(jìn)行漫反射。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述激光束通過將所述氧化鋁層的所述部分的溫度升高到至少氧化鋁的玻璃轉(zhuǎn)變溫度來熔化所述部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述氧化鋁層的特征在于反射具有Lab色彩空間分量值的光，所述Lab色彩空間分量值對應(yīng)于在約85至100范圍內(nèi)的L值和約為零的a、b0
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中激光為脈沖二氧化碳激光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述脈沖二氧化碳激光的所述施加是根據(jù)光柵掃描而進(jìn)行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中改變所述氧化鋁層的所述結(jié)構(gòu)包括使用激光在所述氧化鋁層中鉆孔，并且使粒子滲透到所述激光鉆出的孔中，所述粒子對所述氧化鋁層上的入射光進(jìn)行漫反射。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中改變所述氧化鋁層的所述結(jié)構(gòu)包括使粒子滲透到所述多個(gè)孔中的至少一些孔中，所滲透的粒子被布置成對入射在所述氧化鋁層上的光進(jìn)行漫反射。
27.一種金屬部件，所述金屬部件具有設(shè)置在所述金屬部件的下方表面上方的具有白色外觀的陽極化膜，所述陽極化膜包括: 多孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)； 所述多孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)晶金屬氧化物部分的圖案，所述結(jié)晶金屬氧化物部分的圖案具有多個(gè)微裂紋，所述多個(gè)微裂紋具有相對于所述陽極化膜的暴露表面以變化的取向布置的多個(gè)可見光反射表面，其中所述多個(gè)可見光反射表面對入射所述結(jié)晶金屬氧化物部分的可見光進(jìn)行漫反射，從而使所述金屬部件具有不透明及白色的外觀。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬部件，其中所述微裂紋的長度在介于約0.5微米和30微米之間的范圍上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬部件，其中所述多孔金屬氧化物結(jié)構(gòu)允許入射所述陽極化膜的所述暴露表面的可見光穿過其中并從所述下方表面進(jìn)行鏡面反射，從而使所述金屬部件具有反光的明亮外觀。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的金屬部件，其中漫反射與鏡面反射的相對量導(dǎo)致所述陽極化膜具有在約85至100范圍內(nèi)的L值。
31.一種用于在具有以鏡面方式對入射光進(jìn)行反射的表面的基板上形成白色外觀氧化鋁層的方法，所述方法包括: 將鋁金屬層濺射到基板上，濺射鋁層具有可變厚度和具有可變曲率的暴露表面，其中所述濺射鋁層的具有最小厚度的第一部分暴露所述基板的足夠量的所述表面，從而以所述鏡面方式反射入射光；以及 將所述濺射鋁層的剩余部分轉(zhuǎn)換為氧化鋁，其中濺射鋁金屬層的所述剩余部分的暴露表面的可變曲率對穿過所述氧化鋁層的入射光進(jìn)行漫反射，其中經(jīng)漫反射的入射光和經(jīng)鏡面反射的入射光結(jié)合以使所述氧化鋁層呈白色外觀。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中陽極化膜具有在約85至100范圍內(nèi)的L值。
33.一種用于制備呈白色的陽極化膜的方法，所述方法包括: 在所述陽極化膜內(nèi)形成多個(gè)開口，所述開口具有適于容納多個(gè)反光粒子的平均尺寸和形狀，由于在所述反光粒子上存在多個(gè)可見光漫射表面，因此所述反光粒子具有白色外觀；以及 將所述多個(gè)反光粒子注入所述開口的至少一部分內(nèi)，其中所述反光粒子的所述白色外觀賦予所述陽極化膜白色外觀。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中形成所述開口包括: 在所述陽極化膜內(nèi)形成多個(gè)微裂紋。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中通過將激光束指向所述陽極化膜來形成所述多個(gè)微裂紋。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中形成所述開口包括: 在基板內(nèi)鉆出多個(gè)微孔；以及 將所述基板的一部分轉(zhuǎn)換為陽極化層，使得所述陽極化層具有與所述基板的所述微孔對應(yīng)的多個(gè)開口。
【文檔編號】C25D11/04GK104428454SQ201380032781
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】L·E·布朗寧, S·B·林奇, C·D·普雷斯特, P·N·盧塞爾-克拉克, 建部雅重, M·S·納什納, D·T·麥克唐納, B·S·特賴恩, J·R·阿卡納 申請人:蘋果公司