TW202214071A - 鎂合金複合結構及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種鎂合金複合結構，包含一基材、一多孔性鈍化層、一封孔層、一傳導層，及一塗裝層。該基材由鎂合金所構成，該多孔性鈍化層形成於該基材表面，且由鎂合金氧化後形成的金屬氧化物為材料所構成，該封孔層形成於該多孔性鈍化層上，該傳導層由導電材料構成且形成於該封孔層上，該塗裝層披覆於該傳導層表面。利用該封孔層能改善該多孔性鈍化層表面不平整的問題，減少該傳導層與該塗裝層剝離的情形發生。此外，以具導電性的該傳導層做為媒介，更有利於該塗裝層的形成，並提升該塗裝層的密著性與平坦性。此外，本發明還提供鎂合金複合結構的製作方法。
Description
本發明是有關於一種複合結構及其製作方法，特別是指一種鎂合金複合結構及其製作方法。
可攜式電子產品以輕薄短小為主要的訴求，因此機械強度良好且比重小的輕金屬(例如鈦、鎂、鋁)成為製作可攜式電子產品外殼的常見選擇，其中，鎂合金材料更是憑藉其優秀的導熱性及抗震性而受到重視。
由於鎂合金的活性高，容易與水氣反應而產生局部侵蝕，因此通常會於一鎂合金基材的表面形成一氧化層，利用該氧化層提升該鎂合金基材的抗鹽霧性，並同時避免水氣的接觸。但由於該氧化層本身具有多孔的特性，使該鎂合金基材的表面在視覺上缺乏金屬的光澤性而美觀不足，因此一般會通過於該氧化層上再形成一遮覆層，以利用該遮覆層改善該氧化層的外觀問題，常見的該遮覆層可以是經由電泳塗裝(ED)形成的漆料層或是金屬層。
然而，由於該氧化層的表面多孔且不平整，導致與該遮覆層間的密著性不佳，且該氧化層不導電的特性亦不利於該遮覆層通過電鍍或電泳的方式形成。因此，如何改善鎂合金因活性高而容易被侵蝕的問題，以及改善該遮覆層與該氧化層間的附著性以兼顧產品外觀，為相關業界發展的重點之一。
因此，本發明的目的，即在提供一種能減少鎂合金受到侵蝕影響的鎂合金複合結構。
於是，本發明鎂合金複合結構包含：一基材、一多孔性鈍化層、一封孔層、一傳導層，及一塗裝層。
該基材由鎂或鎂合金所構成。
該多孔性鈍化層具有一形成於該基材表面的本體，及多個自該本體遠離該基材的一面向下形成的孔洞，且該本體是由鎂或鎂合金氧化的金屬氧化物為材料所構成。
該封孔層形成於該多孔性鈍化層上。
該傳導層形成於該封孔層上，且由導電材料構成。
該塗裝層披覆於該傳導層表面，且選自金屬或非金屬材料。
又，本發明的另一目的，即在提供一種鎂合金複合結構的製作方法。
於是，本發明鎂合金複合結構的製作方法，包含：一鈍化步驟、一封孔步驟、一傳導層形成步驟，及一塗裝步驟。
該鈍化步驟是將一由鎂或鎂合金為材料的基板進行氧化處理，令該基板自表面向下經由氧化反應氧化，而得到一由未反應的鎂或鎂合金為材料構成的基材，及一形成於該基材表面且由鎂或鎂合金氧化後的金屬氧化物所構成的多孔性鈍化層。
該封孔步驟是於該多孔性鈍化層的表面塗佈一含有矽氧烷樹酯的溶液，而形成一封孔層。
該傳導層形成步驟是以導電材料於該封孔層上形成一傳導層。
該塗裝步驟是於該傳導層上形成一由金屬或非金屬材料構成的塗裝層。
本發明的功效在於：利用該封孔層改善該多孔性鈍化層表面不平整的問題，並利用具有導電性及散熱性的該傳導層做為散熱及導電媒介，不僅可提高鎂合金複合結構的散熱性，還可利於該塗裝層的形成，以提高該塗裝層的密著性與平坦性。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明鎂合金複合結構的一實施例，包含一基材1、一多孔性鈍化層2、一封孔層3、一傳導層4，及一塗裝層5。
該基材1由鎂或鎂合金所構成，於本實施例中，該基材1是以選用AZ31B或AZ91D的鎂合金為例，但並不以此為限。
該多孔性鈍化層2具有一形成於該基材1表面的本體21，及多個自該本體21遠離該基材1的一面向下形成的孔洞22，且該本體21是由鎂或鎂合金氧化的金屬氧化物為材料所構成。該多孔性鈍化層2能防止該基材1接觸到來自空氣中的水氣而受到侵蝕，且具有抗鹽霧性。該多孔性鈍化層2的厚度介於1μm至10μm。較佳地，該多孔性鈍化層2的厚度介於4μm至8μm。更佳地，該多孔性鈍化層2的厚度介於1μm至2μm，其中，該多孔性鈍化層2的厚度越薄時，因自身表面不平整而對該基材1所呈現的金屬光澤所造成的影響越小。
該封孔層3選自矽氧烷樹脂，形成於該多孔性鈍化層2上，且填置於至少部分的該多孔性鈍化層2的該等孔洞22內，可避免酸性或鹼性的溶液自該等孔洞22滲入而對鎂合金構成的該基材1產生侵蝕，而對該基材1提供進一步的防護作用。於一些實施例中，該封孔層3的厚度介於0.5μm至3μm。
該傳導層4形成於該封孔層3上且由導電材料構成。該導電材料包含石墨烯、奈米碳材或金屬等其中至少一種導電、散熱材料，且厚度介於0.5μm至3μm。較佳地，該傳導層4主要是以石墨烯為構成材料，而同時具有良好的導電性與導熱性。
該塗裝層5披覆於該傳導層4表面，表面平滑且厚度介於10μm至30μm。於一些實施例中，該塗裝層5可以為金屬層，或是為非金屬層，該非金屬層可以是例如由電泳漆構成的漆料層。
在本實施例中，該多孔性鈍化層2、該封孔層3、該傳導層4與該塗裝層5的總厚度可控制在介於25μm至40μm，而可令該鎂合金複合結構具有金屬感還能提升抗鹽霧性及散熱性。
配合參閱圖2，前述該鎂合金複合結構的該實施例的製作方法，依序包含一基板成型步驟61、一鈍化步驟62、一封孔步驟63、一傳導層形成步驟64，及一塗裝步驟65。
該基板成型步驟61是以鎂或鎂合金(例如AZ31B鎂合金或AZ91D鎂合金)為材料，利用射出成型等方式而形成一具預定形狀及厚度的該基板。
前述該基板成型步驟61是以利用觸變射出成型(thixomolding)的方式為例說明。以觸變射出成型方式形成該基板時，是先將鎂或鎂合金原料同時進行加熱與螺桿剪切處理，令鎂或鎂合金原料呈半固態的黏漿；接著，再通過射出成型即可製得該具預定形狀及厚度的該基板，要說明的是，該觸變射出成型的相關製程參數條件會依據不同的原料而有所不同，且該等製程參數的調整為相關技術領域者所周知，故於此不再多加贅述。此外，該基板可依設計需求而在厚度、形狀等方面有不同的態樣並無具體的限制。
該鈍化步驟62是將該基板進行氧化處理，令該基板自表面向下經由氧化反應氧化，而得到一由未反應的鎂或鎂合金為材料構成的基材1，及一形成於該基材1表面由鎂或鎂合金氧化後的金屬氧化物所構成的多孔性鈍化層2。
具體的說，該鈍化步驟62是通過微弧氧化方法形成該多孔性鈍化層2。實施時，是將該基板作為陽極端浸入一含有矽酸鹽的電解液中，再通入一持續且電壓值逐漸調高的電壓，令該基板的表面產生連續的放電電漿反應，以令該基板表層的鎂或鎂合金氧化而形成金屬氧化物，而得到由未反應的鎂或鎂合金為材料構成的該基材1，及形成於該基材1表面且由鎂或鎂合金氧化後的金屬氧化物所構成的該多孔性鈍化層2。由於該多孔性鈍化層2是由鎂或鎂合金氧化後而形成的金屬氧化物，具有絕緣性且耐磨性佳，因此利用該多孔性鈍化層2可提高該基材1表面的耐磨性與絕緣性。
該封孔步驟63是於該多孔性鈍化層2的表面塗佈一含有矽氧烷樹脂的溶液，而形成該封孔層3。實施該封孔步驟63時，利用塗佈(例如浸塗)的方式將該含有矽氧烷樹脂的溶液形成於該多孔性鈍化層2上，並令部分的溶液進入該等孔洞22中；再經由120℃至150℃的烘烤，進行乾燥硬化後而得到該封孔層3。
該傳導層形成步驟64是於該封孔層3上形成由導電材料構成的該傳導層4。
詳細的說，該步驟64是通過塗佈、濺鍍、電鍍或化鍍的方式而於該封孔層3上形成由導電材料構成的該傳導層4，其中，該導電材料包括石墨烯、奈米碳材或金屬的其中至少一種。
該塗裝步驟65是於該傳導層4上形成由金屬或非金屬材料構成的該塗裝層5。
詳細的說，該塗裝步驟65可以是通過電鍍或電泳塗裝的方式，將導電材料或帶電荷的膠體溶液沉積於該傳導層4上，而形成該塗裝層5。在本實施例中，該塗裝步驟65是通過電泳塗裝(ED)的方式形成該塗裝層5。實施時，是準備一具有帶電荷且載有顏料的膠體的電泳液；再通過施予一電壓而使該電泳液中帶電荷的該膠體在電場作用下沉積附著於該傳導層4的表面，而得到表面平整的該塗裝層5。需要說明的是，電泳塗裝所選擇的塗料種類，及相關製程參數等已為相關領域所知悉，在此不多加贅述。
習知的鎂或鎂合金材料可經由氧化反應形成一用以保護鎂或鎂合金材料的鈍化皮膜(即本案先前技術所載的氧化層或是本案的多孔性鈍化層2)，以提升該鎂合金基材的抗鹽霧性並避免水氣的接觸。然而，該鈍化皮膜因本身多孔的特性而具有不平整的表面，使得習知後續要再於該鈍化皮膜上形成用以改善外觀的遮覆層時，容易因該鈍化皮膜表面不平整而使該遮覆層自其表面剝離。因此，本發明利用於該多孔性鈍化層2上設置該封孔層3，而使表面更加平整。此外，該封孔層還能提供進一步的保護以避免在後續製程中，因酸性或鹼性的化學藥劑(例如電解液或電泳液)自該等孔洞22中滲入，反而使該基材1耐侵蝕的能力下降的情況發生。此外，因為該多孔性鈍化層2與該封孔層3本身不具有導電性，不利於後續通過電泳或電鍍方式形成該塗裝層5。因此，本發明更進一步於該封孔層3上形成具有導電性的該傳導層4作為媒介，令該塗裝層5可更易於利用電鍍或電泳等塗裝方式形成，且該塗裝層5與該傳導層4間的附著性良好。此外，由於該傳導層4還可提供良好的導熱性質，因此當選用本發明的該鎂合金複合結構作為電子產品之外殼時，能提供優秀的散熱效率。
綜上所述，本發明鎂合金複合結構利用該封孔層3改善該多孔性鈍化層2表面不平整的問題，以利後續該傳導層4與該塗裝層5附著其上，而減少自表面剝離的情形發生。此外，利用具有導電及散熱性質的該傳導層4做為媒介，還可利於該塗裝層5通過電泳或電鍍的方式形成，而可改善該鎂合金複合結構整體的外觀及散熱問題，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:基材
2:多孔性鈍化層
21:本體
22:孔洞
3:封孔層
4:傳導層
5:塗裝層
61:基板成型步驟
62:鈍化步驟
63:封孔步驟
64:傳導層形成步驟
65:塗裝步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一示意圖，說明本發明鎂合金複合結構的一實施例；及
圖2是一流程圖，說明本發明鎂合金複合結構的製作方法的一實施例。
1:基材
2:多孔性鈍化層
21:本體
22:孔洞
3:封孔層
4:傳導層
5:塗裝層
Claims (9)
- 一種鎂合金複合結構，包含： 一基材，由鎂或鎂合金所構成； 一多孔性鈍化層，具有一形成於該基材表面的本體，及多個自該本體遠離該基材的一面向下形成的孔洞，且該本體是由鎂或鎂合金氧化的金屬氧化物為材料所構成； 一封孔層，形成於該多孔性鈍化層上； 一傳導層，形成於該封孔層上，且由導電材料構成；及 一塗裝層，披覆於該傳導層表面，且選自金屬或非金屬材料。
- 如請求項1所述的鎂合金複合結構，其中，該多孔性鈍化層、該封孔層、該傳導層，及該塗裝層的總厚度介於25μm至40μm。
- 如請求項1所述的鎂合金複合結構，其中，該傳導層包括石墨烯、奈米碳材或金屬的其中至少一種。
- 如請求項1所述的鎂合金複合結構，其中，該封孔層選自矽氧烷樹脂，且該封孔層還填置於至少部分的孔洞內。
- 一種鎂合金複合結構的製作方法，包含： 一鈍化步驟，將一由鎂或鎂合金為材料的基板進行氧化處理，令該基板自表面向下經由氧化反應氧化，而得到一由未反應的鎂或鎂合金為材料構成的基材，及一形成於該基材表面且由鎂或鎂合金氧化後的金屬氧化物所構成的多孔性鈍化層； 一封孔步驟，於該多孔性鈍化層的表面塗佈一含有矽氧烷樹脂的溶液，而形成一封孔層； 一傳導層形成步驟，以導電材料於該封孔層上形成一傳導層；及 一塗裝步驟，於該傳導層上形成一由金屬或非金屬材料構成的塗裝層。
- 如請求項5所述的鎂合金複合結構的製作方法，還包含一基板成型步驟，利用觸變射出成型的方式形成該基板。
- 如請求項5所述的鎂合金複合結構的製作方法，其中，該鈍化步驟是通過微弧氧化的方法形成該多孔性鈍化層。
- 如請求項5所述的鎂合金複合結構的製作方法，其中，該傳導層形成步驟是通過塗佈、濺鍍、化鍍或電鍍的方式形成該傳導層。
- 如請求項5所述的鎂合金複合結構的製作方法，其中，該塗裝步驟是通過電泳塗裝或電鍍的方式形成該塗裝層。
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