专利名称：一种在工件表面形成图案的方法
技术领域：
本发明是关于一种在工件表面形成图案的方法。
背景技术：
随着电子产品的广泛应用和不断发展，电子产品的外观也日益丰富，例
如手机外壳上一般都有图案。 一般采用模内装饰镶嵌注塑(In Mould Decoration, IMD)方法制作带有图案的外壳，IMD方法通常包括按照所需图 案在薄膜(一般为透明片材)上印刷油墨，形成油墨层；将带有油墨层的薄 膜成型、冲切为所需形状，然后通过注塑方法、使用硬质塑料在带有油墨层 的薄膜上形成素材层，从而制成带有图案的外壳，油墨层位于薄膜层和素材 层之间，油墨层即图案透过透明的薄膜层显示出来。
上述方法存在的问题是必须与注塑工艺相结合，无法在己经注塑成型的 工件表面形成图案，限制了该方法的应用；并且该方法虽然可以通过使用不 同颜色的油墨得到彩色的图案，但是由油墨显示的外壳图案色泽不够鲜亮， 无法满足人们对金属质感的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的方法无法实现在成型后的工件表面形成 图案、并且得到的图案具有金属质感差的缺点，提供一种能够在成型后的工 件表面形成图案、并且使得到的图案具有金属质感的方法。
本发明提供了一种在工件表面形成图案的方法，其中，该方法包括在工 件表面形成金属镀层并在该金属镀层的部分表面形成油墨层；将表面没有油 墨层的金属镀层去除掉，得到具有图案的工件。本发明提供的方法能够在成型后的工件表面形成图案，并且金属镀层使 工件表面更具金属质感，因而，本发明提供的方法适用领域更广，并且得到 的图案能够满足人们对金属质感的需求。
具体实施例方式
本发明提供了一种在工件表面形成图案的方法，其中，该方法包括在工
件表面形成金属镀层并在该金属镀层的部分表面形成油墨层；将表面没有油 墨层的金属镀层去除掉；将油墨层去除掉，得到具有图案的工件。
根据本发明，形成金属镀层的方法可以为各种能够形成金属镀层的方 法，例如，可以为电镀法、化学镀法或物理气相沉积镀膜法，优选为物理气 相沉积镀膜法，由于物理气相沉积镀膜法中的溅射镀法得到的金属镀层的厚 度均匀并且与工件的附着力比较好，因此，进一步优选通过溅射镀法形成所 述金属镀层，所述溅射镀法包括在溅射条件下，在磁控靶上施加电源使磁 控耙的靶材物质溅射并沉积在工件表面。
所述溅射镀法的条件可以为现有的各种用于溅射镀的条件，以磁控溅射 镀法为例，溅射条件包括溅射的压力为1-8X10"帕，溅射的功率为2-8千 瓦，优选情况下，溅射的压力为2-5X10"帕，溅射的功率为3-5千瓦，溅射 的时间和次数可以根据所要形成的金属镀层的厚度来选择，优选情况下，溅 射的时间为1-5秒，溅射的次数为1-4次，进一步优选为，溅射的时间为2-3 秒，溅射的次数为2-3次。
本发明的磁控溅射镀膜方法可以使用现有的各种磁控溅射镀膜设备，磁 控溅射镀膜设备可以商购得到。所述磁控靶的结构已为本领域技术人员所公 知，例如，磁控耙可以包括靶座和靶材，靶材安装在靶座上。所述靶座为磁 体，所述磁体可以为现有的各种磁体，例如，可以为铁磁体、钕铁硼磁体中 的一种或几种。所述靶材含有靶材物质，可以为单元素靶(即一个靶材中只含有一种靶 材物质)或多元素靶(即一个靶材中含有多种靶材物质)，优选为单元素靶，
靶材物质的纯度优选为大于99.9%。所述靶材物质可以选自锡、铝、镍、铬、 铜、银和钛中的一种或几种。
所述溅射在惰性气体气氛下进行。所述惰性气体为不参与溅射反应的气 体，例如可以为氦气和/或氩气；所述惰性气体的用量已为本领域技术人员所 公知，例如，惰性气体的用量只要使溅射时的压力达到l-8xl0"帕即可。可 以先抽真空，使磁控溅射离子镀设备内的绝对压力达到2X1(^帕至5X10—3 帕的范围内，然后再充入惰性气体，使磁控溅射离子镀设备内的绝对压力达 到l-8xl(T1帕。
所述金属镀层的厚度可以在很大范围内改变，例如，可以为0.02-1微米， 优选为0.02-0.5微米。所述金属镀层中所含的金属单质或合金可以为任何适 用于物理气相沉积镀膜的金属单质或合金，可以根据所需图案的颜色调整金 属镀层中金属单质或合金的类型。所述金属镀层优选为锡、铝、镍、铬、铜、 银和钛中的一种或几种。
本发明中，形成油墨层的方法没有特别的限制，例如，可以为丝网印刷、 移印或喷涂，所述油墨可以为各种耐退镀的油墨，并且可以商购得到，例如， 耐酸性油墨和耐碱性油墨，可以根据与金属镀层相对应的退镀液的性质来选 择油墨，例如，当金属镀层为锡时，用于对金属锡镀层进行退镀的退镀液为 酸性溶液，因此，可以选择耐酸性的油墨；当金属镀层为铝时，用于对金属 铝镀层进行退镀的退镀液为碱性溶液，因此，可以选择耐碱性的油墨。
所述耐酸性油墨的种类已为本领域技术人员所公知，例如，精工的HAC 系列710油墨和尚元朝实业有限公司的SYC966型油墨。
所述耐碱性油墨的种类已为本领域技术人员所公知，例如，德国宝龙公 司生产的NORIPHAN N2K 093型无色油墨。当使用的油墨为不透明的油墨时，退镀之后还需要将油墨层去除掉，当 使用的油墨为无色油墨时(透明的油墨)，退镀之后油墨层可以去除也可以
不去除，因此，优选情况下，优选使用德国宝龙公司生产的N0RIPHANN2K 093型无色油墨，从而节省了退镀之后去除油墨层的步骤，并且该油墨层还 能够起到保护形成的图案的作用。
所述油墨层的厚度可以在很大范围内改变，优选为5-15微米，更优选 为8-12微米。
根据本发明，将所述油墨层去除掉的方法包括将油墨层与去除油墨的溶 液接触。当所述油墨为耐酸性油墨时，所述去除油墨的溶液可以为不与金属 镀层反应的碱性溶液，该碱性溶液可以根据金属镀层的不同而进行选择，例 如，当金属镀层为锡时，所述去除溶液可以为浓度为10-30重量％的氢氧化 钠溶液；当所述油墨为耐碱性油墨时，所述去除油墨的溶液可以为不与金属 镀层反应的酸性溶液，该酸性溶液可以根据金属镀层的不同而进行选择，例 如，当金属镀层为铝时，所述去除溶液可以为浓度为10-30重量％的硝酸溶 液。
在金属镀层的部分表面形成油墨层之后，然后将其表面不具有油墨层的 金属镀层去除掉，以使未被去除的金属镀层形成所需的图案。
可以采用现有的各种方法除去所述金属镀层，例如，激光雕刻或者使用 退镀液。由于在大多数情况下，图案部分即油墨层可能只占很小一部分，而 金属镀层形成在工件的整个表面上，因此需要去掉图案部分以外的金属镀 层，如果使用激光雕刻方法，则成本较高，且因激光瞬间能量容易过高，金 属镀层上进行激光雕刻的边界容易产生锯齿状外观缺陷。而油墨层一般都具 有耐酸性或耐碱性，因此可以使用不与油墨层反应的酸性或碱性退镀液。
将表面不具有油墨层的金属镀层去除掉的方法包括将金属镀层与退镀 液接触。当所述油墨层具有耐酸性时，可以使用能够溶解金属镀层的酸性水溶液 作为退镀液，例如，所述退镀液可以为硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液或者
它们的混合溶液。退镀液的浓度可以为5-30重量％，优选为10-15重量％。 退镀液中还可以含有助剂，所述助剂的含量可以为30-100克/升，优选为 50-80克/升；所述助剂可以为硝酸铈铵和/或硫酸铈。金属镀层与退镀液接触 的条件包括接触温度为20-8(TC，优选为40-6(TC;接触时间只要使表面没有 油墨层的金属镀层去除掉即可，例如，可以为5-120秒，优选为10-50秒。 退镀液的用量只要使表面没有油墨层的金属镀层去除掉即可。
当所述油墨层具有耐碱性时，可以使用能够溶解金属镀层的碱性水溶液 作为退镀液，例如，当金属镀层为铝时，可以为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶 液或者它们的混合溶液。碱性水溶液的浓度可以为5-30重量％，优选为8-12 重量％。
.所述工件的材料可以为各种电子产品外壳的材料，例如，可以为聚碳酸 脂(PC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚甲基丙烯甲酯(PMMA)和丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)中的一种或几种。当所述工件的材料为透 明材料时，所述金属镀层可以形成在工件的外表面，也可以形成在工件的内 表面，当所述金属镀层形成在透明工件的内表面时，即使油墨为不透明油墨 时，退镀之后也无需将油墨层去除掉，所述透明材料没有特别的限制，只要 能够显示出形成的图案即可，优选情况下，所述透明保护层的透光率为85-95 %。
根据本发明，为了使工件表面的图案得到更好的保护，在将表面不具有 油墨层的金属镀层去除掉之后，还可以在金属镀层形成的图案表面设置透明 保护层。
所述透明保护层的材料没有特别的限制，只要能够显示出形成的图案并 起到保护图案的作用即可，优选情况下，所述透明保护层的透光率为85-95%，例如，所述透明保护层的厚度可以在很大范围内改变，优选情况下，所
述透明保护层的厚度为5-15微米，所述透明保护层的材料可以通过商购得 到，例如，深圳市高域化学材料公司生产的牌号为4380B的透明漆(透光率 为95%)。
下面通过实施例来更详细地描述本发明。 实施例1
采用磁控溅射镀设备(连续式磁控溅射镀膜机，友威科技股份有限公司， 型号为UHS-360B)，将尺寸为210毫米xl79毫米x0.178毫米的PMMA片材 放入连续式磁控溅射镀膜机的网盘上，自动送入真空室，启动真空泵抽真空， 在真空室内真空度达到3X1(^帕时，进行氧气RF (射频)清洗，清洗时间 一般为20秒，功率为800瓦，当真空室内真空度到3X1(^帕时，充入氩气， 使真空室内的压力为5xlO"帕时，进行磁控溅射镀锡(靶材为99.99%的锡)， 溅射的功率为3千瓦，溅射的时间为2秒，溅射的次数为2次。在PMMA 片材(日本住友，MGSS，透光率为95%)的内表面形成厚度为0.06微米的 锡镀层。
在锡镀层上印刷图案，所用油墨为精工的HAC系列710油墨，形成图 案"ABC"。
将锡镀层与浓度为10重量％的硝酸溶液(该硝酸溶液含有70克/升硝 酸铈铵)在4(TC下接触60秒，去掉没有被油墨覆盖的锡镀层，得到具有图 案的工件A1。
实施例2
采用磁控溅射镀设备(连续式磁控溅射镀膜机，友威科技股份有限公司 制造，型号为UHS-360B)，将尺寸为210毫米xl79毫米x0.178毫米的PC片材放入连续式磁控溅射镀膜机的网盘上，自动送入真空室，启动真空泵抽
真空，在真空室内真空度达到3X10'1白时，进行氧气RF (射频)清洗，清 洗时间一般为20秒，功率为800瓦，当真空室内真空度达到3X10—s帕时， 充入氩气，使真空室内的压力为6xl0"帕，之后进行磁控溅射镀铝(靶材为 99.99%的铝)，溅射的功率为6千瓦，溅射的时间为3秒，镀膜次数为3次。 在PC片材(GE公司，Lexan 1HD00xx Film牌号)的外表面形成厚度为 0.08微米的铝镀层。
在铝镀层上印刷图案，所用油墨为德国宝龙公司生产的NORIPHAN N2K093型无色油墨，形成图案"ABC"。
将铝镀层与浓度为10重量％的氢氧化钠溶液在25"C下接触80秒，去掉 没有被油墨覆盖的铝镀层，使铬镀层形成图案"ABC"。
使用透明漆(深圳市高域化学材料公司，4380B，透光率为95%)在铝 镀层形成的图案"ABC"的表面进行喷涂，使图案"ABC"的表面具有透 明保护层，该透明保护层的厚度为12微米，得到具有图案的工件A2。
实施例3
采用磁控溅射镀设备(连续式磁控溅射镀膜机，友威科技股份有限公司 制造，型号为UHS-360B)，将尺寸为210毫米X179毫米X0.178毫米的PC 片材放入连续式磁控溅射镀膜机的网盘上，自动送入真空室，启动真空泵抽 真空，在真空室内真空度达到3X10l白时，进行氧气RF (射频)清洗，清 洗时间一般为20秒，功率为800瓦，当真空室内真空度到3乂10'3帕时，充 入氩气，使真空室内的压力为4X10"Pa，之后进行磁控溅射镀锡(靶材为 99.99%的锡)，溅射的功率为5千瓦，溅射的时间为3秒，溅射的次数为1 次。PC片材(GE公司，Lexan 1HD00xx Film)的内表面形成厚度为0.03 微米的锡镀层。在锡镀层上印刷图案，所用油墨为尚元朝实业有限公司的SYC966油 墨，形成图案"ABC"。
将锡镀层与浓度为10重量％的硝酸溶液(该硝酸溶液含有70克/升硝 酸铈铵)在5(TC下接触20秒，去掉没有被油墨覆盖的锡镀层，得到图案 "ABC，，o
在25'C条件下，将工件在浓度为10重量％的氢氧化钠溶液中放置30 秒，以去除油墨层。
使用透明漆(深圳市高域化学材料公司，4380B牌号，透光率为95%) 在锡镀层形成的图案"ABC"的表面进行喷涂，使图案"ABC"的表面具 有透明保护层，该透明保护层的厚度为IO微米，得到具有图案的工件A3。
实施例4-6
分别按照下述方法对由实施例l-3制得的具有图案的工件A1-A3表面的 图案进行性能检测，测试结果如表l所示。 抗划伤性测试
采用三菱(UNO硬度为2H的铅笔，在样品上，按45。方向施加800克 力，IO毫米行程，不同位置划3道，观察样品外观是否有明显划痕，如无明 显划痕则说明样品合格。
耐高温性测试
将样品放入精密高温试验箱(宏凌HRHL45)内，在85。C条件下加热 240小时，然后在室温下放置2小时，观察样品外观是否有脱落、变形、裂 痕和颜色变化，如无脱落、变形、裂痕和颜色变化则说明样品合格。
耐低温性测试
将样品放入恒温恒湿试验机(台湾庆声，THS-2001)内，在-40。C条件 下放置240小时，然后在室温下放置2小时，观察样品外观是否有脱落、变变形、裂痕和颜色变化则说明样品合格。 耐湿性测试
将样品放入湿度为90%，温度为60°C的恒温恒湿试验机(台湾庆声， HTS-400)内放置96小时，然后在室温下放置2小时，观察样品外观是否有 脱落、变形、裂痕和颜色变化，如无脱落、变形、裂痕和颜色变化则说明样 品合格。
温度冲击测试
将样品放入冷热冲击试验机(宏凌HTS-400)内，先在-40。C环境下， 放置1小时，然后将温度转换到S5。C，放置1小时，转换时间为15秒，共 做12个循环(24小时)。观察样品外观是否有脱落、变形、裂痕和颜色变 化，如无脱落、变形、裂痕和颜色变化则说明样品合格。
盐雾试验
将样品放置在温度为30°C，湿度285%的试验箱(HOLINKH-SST-90盐 水喷雾试验机)内，用pH-6.8的溶液(溶液成份50克/升NaCl)，连续喷 雾48个小时后取出；用常温清水冲洗5分钟并用吹风机吹干，在室温下放 置1小时，观察样品外观是否有脱落、变形、裂痕和颜色变化，如无脱落、 变形、裂痕和颜色变化则说明样品合格。表1
实施例编号实施例4实施例5实施例6
样品编号AlA2A3
抗划伤性测试合格合格合格
高温测试合格合格合格
低温测试合格合格合格
湿度测试合格合格合格
温度冲击测试合格合格合格
盐雾试验合格合格合格
从上表可以看出，本发明提供方法在工件表面形成的图案的性能能够达 到要求，并且本发明提供的方法能够在成型后的工件表面形成图案，同时金 属镀层使工件表面更具金属质感，因而，本发明提供的方法适用领域更广， 并且得到的图案能够满足人们对金属质感的需求。
权利要求
1、一种在工件表面形成图案的方法，其特征在于，该方法包括在工件表面形成金属镀层并在该金属镀层的部分表面形成油墨层；将表面没有油墨层的金属镀层去除掉，得到具有图案的工件。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属镀层的厚度为0.02-1 微米。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中，在工件表面形成金属镀层的方 法为电镀法、化学镀法或物理气相沉积镀膜法。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，在工件表面形成金属镀层的方 法为物理气相沉积镀膜法。
5、 根据权利要求4所述的方法，其中，所述物理气相沉积镀膜法为溅 射镀法。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中，所述溅射镀法包括在溅射条 件下，在磁控耙上施加电源使磁控耙的耙材物质溅射并沉积在工件表面；靶 材物质为锡、铝、镍、铬、铜、银和钛中的一种或几种；所述溅射条件包括 溅射的压力为l-8X10"帕，溅射的功率为2-8千瓦，溅射的时间为l-5秒， 溅射的次数为1-4次。
7、 根据权利要求1所述的方法，其中，将表面没有油墨层的金属镀层 去除掉的方法包括将金属镀层与退镀液接触。
8、 根据权利要求7所述的方法，其中，所述油墨层为耐酸性油墨层，所述退镀液为硝酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液或者它们的混合溶液，退镀液的浓度为5-30重量％;金属镀层与退镀液接触的条件包括接触的温度为 20-80°C，接触的时间为5-120秒。
9、 根据权利要求7所述的方法，其中，所述油墨层为耐碱性油墨层， 所述金属镀层为铝，所述退镀液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者它们的 混合溶液，退镀液的浓度为5-30重量％;金属镀层与退镀液接触的条件包 括接触的温度为20-80°C，接触的时间为5-120秒。
10、 根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括退镀之后在金属 镀层表面设置透明保护层。
11、 根据权利要求IO所述的方法，其中，所述透明保护层的透光率为 85-95%，所述透明保护层的厚度为5-15微米。
全文摘要
本发明提供了一种在工件表面形成图案的方法，其中，该方法包括在工件表面形成金属镀层并在该金属镀层的部分表面形成油墨层；将表面没有油墨层的金属镀层去除掉，得到具有图案的工件。本发明提供的方法能够在成型后的工件表面形成图案并且形成的图案的性能也能够达到要求，并且金属镀层使工件表面具有金属质感，因而，本发明提供的方法适用领域广，得到的图案能够满足人们对金属质感的需求。
文档编号B44C1/22GK101612861SQ20081012617
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者磊 姜, 焱 方, 陈奇汉 申请人:比亚迪股份有限公司