对可见光和近红外光具有低反射率的阳极化部件的制作方法

对可见光和近红外光具有低反射率的阳极化部件
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求2019年9月26日提交的标题为“anodized part having low reflectance of visible and near-infrared light”的美国临时专利申请62/906,642的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入。本专利申请涉及以下共同待审的专利申请：2019年5月28日由curran等人提交的标题为“anodized part having a matte black appearance”的美国专利申请62/853,629，并且该美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
3.所描述的实施方案整体涉及用于蚀刻阳极化部件的技术。更具体地，所描述的实施方案涉及用于将可见光和近红外(nir)光吸收材料电沉积到经蚀刻的阳极化部件的孔中的技术，使得经蚀刻的阳极化部件表现出对可见光和nir光的低反射率，以便赋予经蚀刻的阳极化部件纯黑色外观。


背景技术：

4.用于便携式电子设备的壳体可包括阳极化层，该阳极化层可染色成不同颜色，以便增强其对消费者的外观吸引力。然而，某些颜色实现起来比其它颜色困难得多。具体地，消费电子设备制造商实现纯黑色的尝试未能成功。此外，某些电子部件(例如，光学传感器)可包括抗反射涂层，该抗反射涂层将得益于具有纯黑色以使由光学传感器检测到的杂散可见光和近红外(nir)光的量最小化。


技术实现要素：

5.所描述的实施方案整体涉及用于蚀刻阳极化部件的技术。更具体地，所描述的实施方案涉及用于将可见光和近红外(nir)光吸收材料电沉积到经蚀刻的阳极化部件的孔中的技术，使得经蚀刻的阳极化部件表现出对可见光和nir光的低反射率，以便赋予经蚀刻的阳极化部件纯黑色外观。
6.根据另一实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的壳体。所述壳体包括金属基板和阳极化层，所述阳极化层覆盖所述金属基板并且包括其中具有近红外(nir)光吸收材料的孔，其中入射到所述阳极化层的外表面上的nir光的平均镜面反射率小于3％。
7.根据另一实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的壳体。所述壳体包括基板和具有平均厚度值的阳极化层以及包含nir光吸收材料的孔。所述阳极化层还包括对应于所述平均厚度值的最大正偏差的峰，以及对应于所述平均厚度值的最大负偏差的谷，其中所述峰和所述谷分开2微米或更小。
8.根据一些实施方案，描述了一种用于形成用于便携式电子设备的壳体的方法，所述壳体包括金属基板。所述方法包括形成覆盖所述金属基板的阳极化层，其中所述阳极化层包括孔。所述方法还包括将光吸收化合物电沉积在所述孔内并通过蚀刻所述阳极化层的
外表面在所述外表面上形成光吸收特征部。
9.提供本发明内容仅用于概述一些示例性实施方案的目的，以便提供对本文所述主题的一些方面的基本理解。因此，应当理解，上述特征仅为示例，并且不应解释为以任何方式缩窄本发明所描述的主题的范围或实质。本文所描述的主题的其它特征、方面和优点将通过以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。
附图说明
10.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。
11.图1示出了根据一些实施方案的具有壳体的各种便携式电子设备的透视图，该壳体可使用本文所述的技术处理。
12.图2a至图2h示出了根据一些实施方案的用于形成具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的工艺的剖视图。
13.图3a至图3b示出了根据一些实施方案的具有光吸收材料的密封阳极化部件的各种视图。
14.图4a至图4b示出了根据一些实施方案的具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的各种视图。
15.图5示出了根据一些实施方案的具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的示例性图像。
16.图6a至图6b示出了根据一些实施方案的具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的各种视图。
17.图7a至图7b示出了根据一些实施方案的具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的各种视图。
18.图8示出了根据一些实施方案的用于形成具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的方法。
19.图9示出了根据一些实施方案的指示使用各种技术处理的阳极化部件的可见光镜面反射率和nir光镜面反射率％的关系的示例性曲线图。
20.图10示出了根据一些实施方案的经蚀刻的阳极化部件的示例性图表。
具体实施方式
21.在该部分描述了根据本申请的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅为了添加上下文并有助于理解所描述的实施方案。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施方案。在其他情况下，为了避免不必要地模糊所述实施方案，未详细描述熟知的处理步骤。其他应用是可能的，使得以下示例不应被当作是限制性的。
22.在以下具体实施方式中，参考了形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以例示的方式示出了根据所述实施方案的具体实施方案。虽然这些实施方案被描述得足够详细，以使本领域的技术人员能够实践所述实施方案，但是应当理解，这些示例不是限制性的；使得可以使用其他实施方案，并且可以在不脱离所述实施方案的实质和范围的情况下
作出修改。
23.虽然可将由阳极化铝形成的壳体染色成不同颜色以增强其外观吸引力，但是制造商实现纯黑色的尝试未能成功。另外，某些电子部件(例如，光学传感器)可包括抗反射涂层，该抗反射涂层将得益于具有纯黑色以便使由光学传感器检测到的杂散可见光和近红外(nir)光的量最小化。光学传感器可能够感测从物理对象(例如，人)发出的nir光或红外(ir)光，以便以合理的精度识别物理对象。因此，光学传感器对任何杂散nir光或ir光敏感，并且期望尽可能地消除和/或最小化杂散nir光。光学传感器可检测入射到该光学传感器上的和/或与该光学传感器相邻的nir光，这可显著影响由光学传感器感测到的物理对象的识别精度。
24.本文所述的实施方案阐述了用于蚀刻阳极化层的外表面以形成光吸收特征部的技术，该光吸收特征部吸收入射到外表面上的大致所有可见光和nir光。另外，阳极化层的纳米管还可包括光吸收材料，该光吸收材料增强光吸收特征部对可见光和nir的光吸收能力。将光吸收材料电沉积在阳极化层的纳米管内。因此，阳极化层的外表面被表征为具有低光泽度和纯黑色的糙面精整。阳极化层能够被视为具有与黑洞(诸如在m87的芯处的黑洞)类似的暗度或黑度。
25.如本文所用，术语阳极膜、阳极化膜、阳极层、阳极化层、阳极氧化物涂层、阳极层、阳极氧化层、金属氧化物层、氧化物膜、氧化层和氧化物层可在适当的情况下互换使用。在一个示例中，阳极化层可由铝或铝合金的电化学阳极化工艺产生。应当指出的是，用于形成阳极化层和金属氧化物层的工艺可以是不同的。如本文所用，在适当的情况下，术语“部件”、“层”、“段”和“部分”也可以互换使用。
26.根据另一实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的壳体。所述壳体包括金属基板和阳极化层，所述阳极化层覆盖所述金属基板并且包括其中具有近红外(nir)光吸收材料的孔，其中入射到所述阳极化层的外表面上的nir光的平均镜面反射率小于3％。
27.下面参考图1至图10来讨论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的所给出的详细描述仅出于说明性目的并且不应理解为限制性的。
28.图1示出了可使用本文所述的技术处理的各种便携式电子设备。本文描述的技术可用于处理便携式电子设备的壳体的金属表面。在一些示例中，壳体可包括以下中的至少一种：金属、金属合金、聚合物或热塑性材料。在一些示例中，本文所述的技术可用于通过使颜色颗粒(例如，水溶性颜料等)在金属表面内被吸收来对金属表面着色。在一些示例中，本文所述的技术可用于密封阳极化层的纳米管，以防止外部污染物经由该纳米管到达下面的金属基板。另外，密封纳米管还防止颜色颗粒从阳极化层浸出。
29.图1示出了包括智能电话102、平板电脑104、智能手表106和便携式计算机108的示例性便携式电子设备。这些示例性便携式电子设备包括可由利用本文所述的技术赋予纯黑色外观的壳体承载的电子部件。这些便携式电子设备的壳体的表面可呈现任何数量的期望表面几何形状和表面光洁度。在一些示例中，壳体可包括具有高度、宽度和深度以及任何类型的几何形状的三维结构。具体地，壳体被表征为矩形、多边形、圆形、斜边、角边、椭圆形等。
30.这些示例性便携式电子设备可能够使用与一个或多个用户相关联的个人可识别
信息。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。
31.根据一些实施方案，示例性便携式电子设备可包括壳体，该壳体具有纯黑色外观的外表面，使得该外表面吸收入射到外表面上的大致所有可见光和nir光。例如，智能电话102可包括位于凹口处的光检测部件(例如，光学传感器)，该光检测部件能够检测nir光和红外(ir)光以便识别物理对象。因此，最小化和/或消除可见光、nir光和ir光的吸收可能是有益的。在一些示例中，壳体包括具有纯黑色外观的内表面。在一些示例中，这些壳体包括能够发射和/或检测nir和ir光的相机的透镜镜筒。
32.又如，便携式计算机108的壳体为散热器诸如散热装置，该散热器具有纯黑色以有效地吸取由便携式计算机108内承载的操作部件(例如，电池、处理器等)生成的热量并耗散该热量。呈现黑色的壳体能够吸收可见光、nir光和ir光；进而将这些形式的光转换成热。因此，实现本文所述的用于将阳极化层着色为纯黑色的技术可使得壳体吸收更大量的能量并促进从内部冷却。如本文所述，纯黑色可以指<10的l*值或<5的l*值。
33.如本文将描述的，这些壳体的经蚀刻的阳极化层的表面具有光捕获特征部(也称为光吸收特征部)，这些光捕获特征部能够吸收入射到其上的大致所有可见光和nir光。另外，任何未被光吸收特征部吸收的可见光和nir光都发生漫反射。因此，经蚀刻的阳极化部件被表征为具有糙面的低光泽度。
34.阳极化层可具有足够的硬度，使得阳极化层用作保护金属基板的保护性涂层，例如，在这些便携式电子设备掉落、刮擦、碎裂、磨损或暴露于各种腐蚀性污染物的情况下。在一些示例中，阳极化层包括延伸穿过该阳极化层的一部分的孔(在本文中也称为纳米管)。纳米管从阳极化层的外表面延伸并终止于底表面/末端表面处。阳极化层可通过无孔阻挡层与下面的金属基板分开。阳极化层可对应于抗反射涂层，该抗反射涂层是包封或邻近电子部件的壳体的一部分，该电子部件对可见光和/或nir光敏感。
35.阳极化层的纳米管能够接收光吸收材料。由于光吸收材料吸收一定量的可见光和nir光，该光吸收材料可使阳极化层呈现漫射的深灰色或黑色。阳极化层的纳米管可具有介于约20nm至约40nm之间的直径，其足够大以接收光吸收材料。在一些示例中，光吸收材料为电沉积金属。若干参数可影响和控制电沉积材料吸收到纳米管中，诸如电沉积材料的浓度和电沉积的持续时间，这将在本文中更详细地描述。
36.在一些示例中，阳极化层的颜色可根据cie l*a*b*色对抗维度值来表征。l*色对抗维度值是l*a*b*色彩空间中的一个变量。一般来讲，l*对应于亮度。l*＝0表示极黑，而l*＝100表示白色。一般来讲，a*指示样品中的红色和绿色的量。负a*值指示绿色，而正a*值指示红色。因此，具有正a*值的样品将指示存在红色而不是绿色。一般来讲，b*指示样品中蓝色和黄色的量。负b*值指示蓝色，而正b*值指示黄色。因此，具有正b*值的样品将指示存在黄色而不是蓝色。
37.根据一些示例，阳极化部件根据其可见光和nir光的镜面反射率来表征。如本文所述，镜面反射是指与表面法线成与入射光线相同角度的每条入射光线的反射。
38.图2a至图2h示出了根据一些实施方案的用于形成具有可见光和nir光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的工艺的剖视图。在一些实施方案中，经处理的金属部件200具有近净
形成品部件，诸如便携式电子设备102、104、106和108的壳体。
39.图2a示出了在进行阳极化工艺之前的金属部件200。在一些示例中，金属部件200可对应于金属基板204。金属基板204可具有适于提供足够的强度、硬度和刚度的任何厚度，以保护便携式电子设备内承载的电子部件并且保护壳体的易碎部件(例如，陶瓷、玻璃等)。可使金属基板204经受一种或多种预阳极化工艺，诸如抛光、喷砂、缓冲、清洁等中的至少一种。例如，对金属基板204的外表面202进行喷砂可赋予外表面202目标粗糙度。又如，化学抛光外表面202可增加外表面202的光泽度。
40.图2b示出了根据一些实施方案的在阳极化工艺之后的阳极化部件210。阳极化部件210包括覆盖金属基板204并由金属基板204形成的阳极化层206。在一些示例中，阳极化工艺包括使金属基板204暴露于硫酸溶液(例如，200g/l，1a/dm2至3a/dm2)。阳极化层206通过阻挡层208与金属基板204分开。在一些实施方案中，阳极化层206的外表面202平行于金属基板204的底表面。作为阳极化工艺的结果，金属基板204的一部分转换成阳极化层206。根据一些示例，阳极化层206的厚度在约1微米和约几十微米之间。在一些示例中，厚度在约5微米和约15微米之间。
41.根据一些实施方案，阳极化层206包括从外表面202朝向金属基板204延伸的纳米管212。纳米管212中的每一者都包括限定内部体积的孔壁216。纳米管212大致呈柱状，其在大致垂直于外表面202的中心平面的方向上伸长。纳米管212可终止于末端表面214。纳米管212包括可经由密封工艺密封的开口218，如本文更详细描述的。
42.图2b示出了纳米管212具有一定长度(d1)。如本文将描述的，可在蚀刻工艺期间蚀刻纳米管212的上部部分以便减小纳米管212的长度(d1)。在一些示例中，长度(d1)为至少5微米或更大。在一些示例中，长度(d1)为若干微米。
43.图2c示出了根据一些实施方案的在阳极化部件210暴露于电沉积工艺之后的着色阳极化部件220。如图2c所示，着色阳极化部件220包括其中包括光吸收材料222的纳米管212。光吸收材料222能够吸收大致所有可见光和几乎所有nir光，从而赋予黑色。如本文所定义，可见光对应于介于400nm至700nm之间的波长范围。如本文所定义，nir光可对应于介于750nm至1000nm之间的波长范围。在一些示例中，光吸收材料222也可称为nir吸收材料。
44.在一些示例中，光吸收材料222是能够吸收nir光的金属，诸如元素银(ag)、铜(cu)、钴(co)、镍(ni)或锡(sn)。例如，可电施加硫酸锡电解溶液以便用锡对阳极化部件210进行电着色。光吸收材料222从末端表面214处向上填充纳米管212，从而得到填充阳极化层206的部分的一系列针状金属纳米丝。光吸收材料222可填充纳米管212至一深度(p1)。光吸收材料222可填充纳米管212至不同的深度。在一些示例中，深度(p1)小于长度(d1)。
45.相对于有机黑色染料，金属电沉积物在nir范围内提供改善的吸光度。例如，当有机黑色染料可能能够反射高达5％的可见光时，这些有机黑色染料反射大量的nir光。具体地，有机黑色染料可反射超过90％的920nm至960nm范围内的nir光。然而，尽管有这些改善，但金属电沉积物可能不足以与黑色颜料的性能相比以实现纯黑色外观。例如，金属电沉积物可将920nm至960nm范围内的nir光的反射率降低至最多8％。
46.图2d示出了根据一些实施方案的在电着色工艺之后的着色阳极化部件220。具体地，图2c的着色阳极化部件220可进一步经受任选的电着色工艺，该电着色工艺涉及在纳米管212内沉积一种或多种nir吸收染料224。nir吸收染料224可对应于染料颗粒。nir吸收染
料224增强光吸收材料222对nir光的吸收。如图2d所示，nir吸收染料224可填充纳米管212至一深度(p2)。ir吸收有机染料颗粒224可覆盖光吸收材料222。在一些示例中，深度(p2)小于深度(p1)。此外，如图2d所示，填充纳米管212的光吸收材料222和nir吸收染料224的组合小于纳米管212的长度(d1)。有利地，这允许对阳极化层206的上部部分进行蚀刻以便形成纹理化表面，如参考图2g至图2h将描述的。
47.结合沉积用于填充纳米管212的光吸收材料222或nir吸收染料224中的至少一者来蚀刻着色阳极化部件220的外表面202可赋予阳极化层206纯黑色。如本文所述，术语“纯黑”可指具有使用cie l*a*b*色彩空间的l*值小于5的颜色的阳极化部件。另外，术语“纯黑”也可指吸收约99％或更多的可见光的阳极化部件。另外，术语“纯黑”也可指吸收约97％或更多的nir光的阳极化部件。
48.应当指出的是，仅用光吸收材料222和nir吸收染料224对阳极化层206进行电着色和/或染色不足以赋予阳极化层206纯黑色。事实上，在最好的情况下，着色阳极化部件220的颜色不小于约20的l*值。例如，着色阳极化部件220具有介于20至30之间的l*值。换句话讲，仅对阳极化层206进行电沉积或染色不足以赋予阳极化部件210纯黑色。为了实现纯黑色，阳极化部件(例如，密封着色部件240)必须经受蚀刻工艺，如本文将描述的。
49.根据一些实施方案，在纳米管212的上部部分或沿着纳米管212的外端将存在较高浓度的光吸收材料222和nir吸收染料224。如本文所述，纳米管212的上部部分是指纳米管212从外表面202减小的长度，并且该长度小于纳米管212的长度(d1)的50％。在电沉积和电着色工艺期间，光吸收材料222和nir吸收染料224可沿孔壁216结合到位点。
50.图2e至图2f示出了根据一些实施方案的用于形成密封阳极化部件230的工艺的剖视图。具体地，图2e示出了在着色阳极化部件220经过水热密封工艺之后的部分密封阳极化部件230。在水热密封工艺期间，着色阳极化部件220暴露于密封溶液。
51.密封工艺涉及将孔壁216的无定形氧化铝表面水合成勃姆石(al2o3.h2o)和/或三羟铝石(al2o3.3h2o)的凝胶，使得无定形铝材料膨胀并封闭纳米管212的开口218。密封工艺可通过使用乙酸锌来增强，该乙酸锌还使纳米管212中的金属氢氧化物沉淀并加速密封工艺。在一些示例中，水热密封工艺可在蒸汽、热水(例如，在沸腾温度或接近沸腾温度下，以减少污迹)中，或在低至约70℃的温度下进行。水热密封工艺导致水合氧化铝(例如，勃姆石等)沉淀。具体地，水热密封工艺使得阳极化层206在浸入密封溶液中时引起阳极化层206的氧化铝膨胀。氧化铝的膨胀使得开口218变窄，从而使外部元素向纳米管212中的扩散最小化。开口218的膨胀还可使得氧化的碎片或金属氧化物材料保留在阳极化层206内。在水热密封工艺期间，(铝氧化物的)氧化铝被转化为水合材料232，例如氧化铝氢氧化物(例如，勃姆石、水铝石等)，其导致氧化物表面膨胀或体积增加，以部分地关闭或部分地密封纳米管212的开口218。在一些示例中，水合材料232均匀地内衬纳米管212的孔壁216。
52.图2f示出了根据一些实施方案的在完成水热密封工艺之后的密封着色部件240。作为水热密封工艺的结果，纳米管212的开口218用密封件242密封。密封件242由水合材料232构成。作为密封开口218的结果，光吸收材料222和/或nir吸收染料224锁定在纳米管212内。密封纳米管212的开口218对于防止污渍、污垢、化学品和外部污染物进入纳米管212是至关重要的。密封件242从外表面202延伸至若干微米(例如，介于3微米至5微米之间)的深度。
53.图2f示出了密封着色部件240的纳米管212具有相等或大致相等的长度。例如，包含阳极化层206的纳米管212可具有长度(d1)。另外，密封着色部件240的外表面202被表征为大致平面的。
54.图2g至图2h示出了根据一些实施方案的用于形成经蚀刻着色部件250的工艺的剖视图。具体地，图2g至图2h示出了在蚀刻工艺之后的经蚀刻着色部件250。具体地，对阳极化层206进行蚀刻以形成经蚀刻的阳极化层256。光吸收材料222和nir吸收染料224通常不受蚀刻工艺的干扰，因为光吸收材料222和nir吸收染料224分别沉积在远低于蚀刻工艺的最远范围的穿透深度(p1)和(p2)处。例如，蚀刻工艺的较远范围是蚀刻纳米管212的上部部分的最上面2微米。然而，光吸收材料222和nir吸收染料224可以沉积在距外表面202 5微米至10微米或更深的深度处。此外，蚀刻工艺不破坏密封件242；因此，纳米管212保持密封，使得光吸收材料222和nir吸收染料224锁定在纳米管212内。
55.与密封着色部件240的外表面202相比，经蚀刻着色部件250的外表面202为纹理化的和非平面的。具体地，蚀刻工艺与纳米管212的孔壁216的随机蚀刻相关联，该随机蚀刻使得纳米管212具有不同的高度。对孔壁216的随机蚀刻使得外表面202具有极其精细的表面纹理。经蚀刻的表面纹理产生微米和亚微米级的凹陷部和峰。在一些实施方案中，这些凹陷部和峰也可称为谷和峰。在一些示例中，峰的顶部(pk
t
)与凹陷部的底部(pt
b
)分开不超过2微米。这些峰和凹陷部对应于光吸收特征部。
56.图2g示出了经蚀刻的阳极化层256的外表面202包括一个或多个光吸收特征部(la)。具体地，图2g示出了经蚀刻着色部件250包括光吸收特征部(la
1-4
)，其中光吸收特征部(la
1-4
)中的每一者由至少一个凹陷部(pt)和至少一个峰(pk)限定。光吸收特征部可在大致整个外表面202上叠加。根据一些实施方案，凹陷部也可指谷。图2g示出了经蚀刻着色部件250的经蚀刻的外表面与密封着色部件240的未蚀刻的外表面之间的对比。
57.在一些实施方案中，光吸收特征部(la)能够吸收入射到外表面202上的大致所有可见光(例如，约99％或更多)。具体地，光吸收特征部(la)可捕获其中的可见光。使用光吸收特征部(la)使得经蚀刻的阳极化层256吸收远多于仅包括颜色颗粒的未蚀刻的阳极化部件中原本能够吸收的可见光。另外，光吸收特征部(la)与光吸收材料222或nir吸收染料224中的至少一者的组合能够使经蚀刻着色部件250吸收至少97％或更多的nir光。在一些示例中，经蚀刻着色部件250反射少于3％的波长介于920nm至960nm之间的nir光。作为电着色和蚀刻的结果，使用cie l*a*b*色彩空间将经蚀刻的阳极化层256表征为具有l*值小于5的极糙面的黑色外观。此外，经蚀刻着色部件250的经蚀刻的阳极化层256可被量化为具有在20度测量的光泽度单位<1、在60度测量的光泽度单位<1以及在85度测量的光泽度单位<10的极糙面的外观。
58.如图2h所示，光吸收特征部(la1)可由(pt1)和(pk1)限定，(la2)可由(pt2)和(pk2)限定，(la3)可由(pt3)和(pk3)限定，并且(la4)可由(pt4)和(pk4)限定。经蚀刻的阳极化层256包括由峰(pk
1-4
)分开的凹陷部(pt
1-4
)。峰(pk
1-4
)的顶部具有不同的高度，并且凹陷部(pt
1-4
)的底部具有不同的深度，因此将峰(pk
1-4
)的顶部与凹陷部(pt
1-4
)的底部间隔开的距离也是不同的。该间隔距离至少足以引起入射到外表面202上的未被经蚀刻的阳极化层256吸收的大致所有可见光的漫反射。事实上，在本领域中熟知的是，糙面外观是峰的顶部和凹陷部的底部之间的间隔距离的直接作用结果。具体地，与镜面反射相比，当入射到外表面
202上的光线以多种不同的角度而非单一角度散射时，会引起可见光的漫射。换句话讲，经蚀刻着色部件250的经蚀刻的阳极化层256可被表征为极低光泽外观。经蚀刻的阳极化层256可具有在85度测量的小于10光泽度单位的糙面外观。应当指出的是，由于高光泽度阳极化部件的外表面镜面反射相当大部分的可见光，因此使用具有高光泽度外观的阳极化部件无法实现纯黑色外观。因此，在一些实施方案中，蚀刻经蚀刻的阳极化层256的外表面202以形成凹陷部和峰可能是必要的。
59.图2h示出了经蚀刻的阳极化层256的纳米管212具有不同的长度。图2h示出了对应于峰(pk1)的纳米管212具有小于(d1)的长度(d2)，并且对应于峰(pk4)的纳米管212具有小于(d1)和(d2)的长度(d3)。作为蚀刻工艺的结果，不同量的阳极化材料从纳米管212中被移除。纳米管212的不同高度是蚀刻工艺的结果，该蚀刻工艺使得纳米管212的1微米至2微米被移除。在一些示例中，经蚀刻的外表面202的纳米管212中的每一者具有约50纳米的直径。
60.根据一些实施方案，光吸收材料222和/或nir吸收染料224占据经蚀刻着色部件250的纳米管212的多达2/3长度。在一些示例中，光吸收材料222和/或nir吸收染料224填充纳米管212的介于1/4至2/3之间的长度。
61.在一些示例中，蚀刻工艺涉及在介于80℃至90℃之间的温度下使密封着色部件240暴露于蚀刻溶液，持续时间介于30秒至60秒之间。在一些示例中，蚀刻溶液包含约85％的磷酸。本领域的普通技术人员将会理解，超过60秒的蚀刻时间将导致密封件242的劣化，而少于15秒的蚀刻时间不足以适当地形成捕获入射到经蚀刻着色部件250的外表面202上的可见光和nir光的光吸收特征部。应该指出的是，蚀刻工艺实际上不与光吸收材料222和nir吸收染料224接触。此外，将蚀刻时间延长至大于60秒不会产生任何相比于介于30秒至60秒之间的蚀刻时间的附加的光吸收改善。延长蚀刻时间还增加了外表面202上必须进行清理和移除的金属氧化物材料碎屑的量。此外，进一步将蚀刻时间延长至超过60秒会弱化纳米管212的结构并导致纳米管212的塌缩。另外，通过在建立本专利申请的光吸收特征部(laf)时进行的实验发现，蚀刻时间介于30秒至60秒之间，蚀刻深度不超过密封着色部件240的外表面202下方2微米的条件提供了最优的光吸收，使得经蚀刻着色部件250具有的l*值小于5，可见光反射率小于1％，并且nir光反射率小于3％。
62.图3a至图3b示出了根据一些实施方案的密封着色部件的各种视图。在一些示例中，图3a至图3b示出了电着色工艺之后的密封着色部件300，其中光吸收材料322填充阳极化部件(例如，阳极化部件210)的纳米管312。以举例的方式，与密封着色部件240相比，密封着色部件300不包括nir吸收染料224，如参考图2d所述。图3a示出了密封着色部件300的剖视图，并且图3b示出了密封着色部件300的外表面的放大透视图。在一些示例中，除了nir吸收染料224之外，密封着色部件300还可包括与图2f的密封着色部件240类似的结构。
63.如图3a所示，光吸收材料322填充至纳米管312的不同深度。此后，通过密封件332将光吸收材料322密封在纳米管312内。如图3a所示，密封着色部件300包括从外表面302延伸到金属基板304的大致柱状的纳米管312。在密封工艺之后，由于纳米管312具有大致均匀的长度，密封着色部件300的外表面302可被表征为大致平面的。在一些示例中，光吸收材料322可覆盖纳米管312内的非黑色染料颗粒。
64.图3b示出了根据一些实施方案的密封着色部件300的放大横截面透视图。如图3b所示，纳米管312的开口318用密封件332密封。另外，纳米管312由编织线302分开。编织线
302也可填充有水合材料232。有利地，密封件332延伸至若干微米的深度(例如，介于3微米至5微米之间)，该深度大于蚀刻工艺的深度(即，不超过2微米)。
65.纳米管312包括被注入其中以赋予以预定颜色诸如深灰色(非纯黑色)密封的阳极化层306的光吸收材料322。在一些示例中，光吸收材料322为电沉积金属(例如，sn、co等)。然而，仅将光吸收材料322沉积在纳米管312内不足以赋予阳极化层306纯黑色。为了实现纯黑色，阳极化层306的外表面302也须经受蚀刻工艺以形成光吸收特征部。
66.图4a至图4b示出了根据一些实施方案的经蚀刻着色部件400的各种视图。在一些实施方案中，通过使密封着色部件300暴露于蚀刻工艺来形成经蚀刻着色部件400。图4a示出了经蚀刻着色部件400的剖视图，并且图4b示出了经蚀刻着色部件400的放大透视图。在一些示例中，除了nir吸收染料224之外，经蚀刻着色部件400还可包括与图2g的经蚀刻着色部件250类似的结构。
67.如图4a所示，在蚀刻工艺之后，对阳极化层306的外表面202进行蚀刻以形成具有纹理化和非平面表面的经蚀刻的阳极化层406。具体地，纳米管312以随机方式被蚀刻，使得峰(pk)和凹陷部(pt)叠加在外表面302上。具体地，峰(pk)和凹陷部(pt)对应于具有非均匀长度和/或非均匀高度的纳米管312。纳米管312的开口318用密封件332密封。
68.在一些示例中，经蚀刻着色部件400的纳米管312具有介于10微米至20微米之间的长度。在蚀刻工艺期间，纳米管312的上部部分的至多2微米被蚀刻。然而，因为密封件332延伸至外表面202下方3微米至5微米的深度，所以密封件332在蚀刻工艺之后保持完整。
69.在一些示例中，凹陷部的底部(pt
b
)可与峰的顶部(pk
t
)分开至多2微米。在一些示例中，密封着色部件300的外部区域404(例如，外表面202)比内部区域402更优先地被蚀刻。在蚀刻工艺期间，由于水合材料沿内部区域402存在，因此孔壁316的内部区域402可比孔壁316的外部区域404更优先地被蚀刻。尽管优先蚀刻，但在蚀刻工艺之后约90％或更多的密封着色部件300的阳极化层306仍保留。此外，编织线302也可作为蚀刻工艺的结果而被蚀刻。
70.蚀刻纳米管312的上部部分410以弱化经蚀刻的阳极化层406的金属氧化物材料，但未到纳米管312塌缩的程度。在一些示例中，蚀刻工艺使得从外表面202蚀刻约1微米。蚀刻的深度还可取决于蚀刻工艺的持续时间。然而，应当指出的是，本领域的普通技术人员将不会冒着牺牲密封件332的风险延长蚀刻工艺的持续时间。事实上，在经蚀刻着色部件250上进行的导纳测试用于确认密封化学物质的存在。具体地，导纳(根据astm b457测量)对应于经蚀刻的阳极化层406的电化学电阻。导纳测试涉及在固定频率(例如，1khz)下执行电化学阻抗谱。测试显示，密封着色部件300和经蚀刻着色部件400的导纳值基本上彼此相等；因此，表明密封件332保持完整。其他导纳测试表明经蚀刻着色部件400的经蚀刻的阳极化层406具有大于30micro siemens的导纳值，这进一步证实了密封件332保持完整。
71.图4b示出了在经蚀刻着色部件400的整个外表面302上形成凹陷部(pt)和峰(pk)。凹陷部(pt)和峰(pk)的组合可限定能够吸收入射到外表面302上的大致所有可见光的光吸收特征部。光吸收特征部(la)使得经蚀刻着色部件400的经蚀刻的阳极化层406吸收远多于仅染色和/或电着色的未蚀刻的阳极化部件中原本可能吸收的可见光。
72.根据一些示例，纳米管312具有平均50纳米的直径。此外，凹陷部(pt)具有共同限定纳米级蚀刻的网络的各种深度的底部。凹陷部(pt)可与由其他处理方式诸如对外表面进
行喷砂引起的扇形边和凹坑分开。具体地，扇形边是非常浅的(即，<0.5微米深)，并且扇形边具有大于3微米的直径。然而，由于扇形边如此大(即，大于3微米)，因此相邻扇形边之间的间距不足。因此，缺少间距意味着扇形边无法吸收入射到外表面上的大致所有可见光以及漫反射大致所有可见光。此外，扇形边和凹坑不具备凹陷部(pt)所特有的大致圆形的形状。此外，喷砂工艺无法产生形成光吸收特征部(la)所需的精细尺度的蚀刻。
73.经蚀刻着色部件400包括光吸收特征部(la)和光吸收材料32，它们组合在一起足以赋予经蚀刻着色部件400纯黑色外观。因此，可使用cie l*a*b*色彩空间将具有峰和凹陷部的经蚀刻的阳极化层406量化为具有l*值小于5的极糙面的黑色外观。在一些示例中，经蚀刻着色部件400的经蚀刻的阳极化层406具有约为1的l*值。另外，经蚀刻的阳极化层406反射少于1％的可见光和少于3％的nir光。
74.图5示出了根据一些实施方案的经蚀刻着色部件500的示例性聚焦离子束图像。如图5所示，经蚀刻着色部件500包括经蚀刻的阳极化层506，该经蚀刻的阳极化层506覆盖金属基板504并由金属基板504形成。在一些示例中，金属基板504包括铝或铝合金(例如，6000系列合金、7000系列合金)。经蚀刻的阳极化层506包括由凹陷部(pt)分开的一系列多个峰(pk)。在一些示例中，峰(pk)的顶部与凹陷部(pt)的底部分开2微米或更小的最大间隔距离。在一些示例中，这些峰(pk)和凹陷部(pt)可跨越经蚀刻的阳极化层506的外表面的整个表面区域。
75.另外，经蚀刻的阳极化层506包括纳米管512a至纳米管512c，其中纳米管512中的每一者可对应于峰(pk)或凹陷部(pt)。在一些示例中，峰和凹陷部可对应于光吸收特征部。纳米管512a至纳米管512c可各自包括金属长丝，这些金属长丝包括元素银(ag)、铜(cu)、钴(co)、镍(ni)或锡(sn)并且能够吸收可见光和nir光。这些金属长丝可指光吸收材料222。光吸收材料222的其他示例包括上述元件的金属氧化物。另外，纳米管512还可包括nir吸收染料224(例如，有机颜料或染料)。
76.通过引导聚焦离子束穿过经蚀刻着色部件500的横截面，实现了由于用可见光和nir光吸收材料对纳米管512进行电着色而产生的化学差异和光学差异，如图5所示。具体地，聚焦离子束图像示出了具有纯黑色的阳极化层506。
77.图6a至图6b示出了根据一些实施方案的经蚀刻着色部件的各种视图。具体地，图6a示出了使用聚焦离子束的经蚀刻着色部件600的剖视图。另外，图6b示出了使用聚焦离子束的经蚀刻着色部件600的一部分602的放大剖视图。
78.图6a示出了覆盖铝基板并由铝基板形成的阳极化层606。阳极化层606包括从阳极化层606的外表面朝铝基板延伸的大致柱状纳米管604。纳米管604包括金属纳米丝，诸如光吸收材料222或nir吸收染料224。如图6a所示，金属纳米丝填充纳米管604至不同深度。
79.图6b示出了阳极化层606的上部区域的一部分602的放大剖视图。阳极化层606的外表面包括由凹陷部(pt)分开的峰(pk)。这些峰(pk)和凹陷部(pt)沿阳极化层606的外表面限定光吸收特征部。光吸收特征部和金属纳米丝的组合可赋予阳极化层606纯黑色。
80.图7a至图7b示出了根据一些实施方案的经蚀刻着色部件的示例性电子显微镜图像。图7a示出了叠加在经蚀刻着色部件的阳极化层700的外表面702上的精细尺度的凹陷部(pt)的网络或森林。在一些实施方案中，经蚀刻着色部件对应于经蚀刻着色部件250和经蚀刻着色部件400。如图7a所示，外表面702包括具有开口718的纳米管712。
81.图7b示出了部分704(也在图7a中示出)的放大视图，并且显示了沿外表面702以及在纳米管712内的蚀刻程度。具体地，图7b的部分704示出了随机分布在整个外表面702上的多个凹陷部(pt)和峰(pk)。凹陷部(pt)和峰(pk)使得外表面702漫反射入射到其上的可见光。此外，凹陷部和峰与可见光和nir光吸收材料(例如，光吸收材料222)的组合赋予阳极化部件700具有极糙面的纯黑色外观，其中l*值约为1。另外，阳极化层700反射少于1％的可见光和少于3％的nir光。
82.图8示出了根据一些实施方案的用于形成具有光吸收材料的经蚀刻的阳极化部件的方法。如图8所示，方法800任选地在步骤802处开始，其中任选地处理金属基板(例如金属基板204)的表面。在一些示例中，使金属基板204的表面经受清洁工艺、纹理化工艺、磨光工艺、喷砂工艺或抛光工艺。
83.在步骤804处，对金属基板204进行阳极化以形成阳极化层，例如阳极化层206。在一些示例中，阳极化层206可通过暴露于热氧化工艺或使用硫酸的电解阳极化溶液形成。在阳极化工艺之后，可用去离子水和缓冲溶液将电解阳极化溶液从阳极化层206的外表面202冲洗掉。去离子水用于停止与阳极化工艺相关联的化学反应。
84.在步骤806处，通过将光吸收材料222电沉积到阳极化层206的纳米管212中来对阳极化层206进行电着色。在一些实施方案中，光吸收材料222(即单一类型的光吸收材料)能够吸收几乎所有可见光和nir光。在一些示例中，光吸收材料222为电沉积金属，诸如元素银(ag)、铜(cu)、钴(co)、镍(ni)或锡(sn)。在电着色工艺期间，将光吸收材料222电沉积以从末端表面214处向上填充纳米管212，从而得到一系列针状金属纳米丝。该针状金属纳米丝是指朝阳极化层206的上部部分渐缩的光吸收材料222。
85.在步骤808处，可任选地通过用nir吸收染料224对阳极化层206进行染色来处理阳极化层206。在染色工艺期间，将阳极化层206暴露于染料溶液浴中的水溶性染料颜料中。染料颜料被注入纳米管212内并吸收到孔壁216上。之后，可用去离子水和缓冲溶液将染料溶液从阳极化层206的外表面202冲洗掉。去离子水用作停止与染色工艺相关的化学反应以及稳定染料ph值。
86.应当指出的是，将光吸收材料222电沉积到纳米管212中结合蚀刻阳极化层206以形成光吸收特征部将足以赋予纯黑色。然而，包含nir吸收染料224可进一步增强对nir光的吸收，从而产生更强的纯黑色。
87.在步骤810处，用密封件242密封阳极化层206的纳米管212。在一些情况下，密封纳米管212可为优选的，因为密封件242关闭纳米管212以防止外部污染物进入纳米管212，并且防止光吸收材料222从阳极化层206滤出。密封溶液可包括诸如在介于90℃至100℃之间的温度下30分钟在5g/l的乙酸镍溶液中的锌盐(例如，乙酸锌等)。之后，可用去离子水将密封溶液从阳极化层206的外表面202冲洗掉，随后干燥。
88.在步骤812处，阳极化层206经受蚀刻工艺以形成经蚀刻的阳极化层256。蚀刻工艺与纳米管212的孔壁216的随机蚀刻相关联，该随机蚀刻使得纳米管212具有不同的高度。对孔壁216的随机蚀刻使得经蚀刻的阳极化层256的外表面202具有极其精细的表面纹理。经蚀刻的表面纹理产生限定光吸收特征部的微米和亚微米级的凹陷部和峰。根据一些示例，在磷酸溶液中蚀刻阳极化层206。在一些示例中，将密封着色部件240在约85℃的温度下暴露于85％磷酸溶液30秒至60秒。此后，冲洗掉蚀刻溶液。
89.应当指出的是，蚀刻密封着色部件240代表了与常规阳极化工艺的非明显背离。具体地，在常规工艺中，在密封工艺之后不进行蚀刻，因为蚀刻密封着色部件有降低密封件242完整性的风险。此外，蚀刻阳极化层206可以减少包含密封件242的水合材料232的量；从而降低耐腐蚀性。然而，应当指出的是，通过将蚀刻时间限制为不超过60秒将使密封件242保持完整。
90.作为蚀刻工艺的结果，阳极化层206的外表面202包括至少一个光吸收特征部(la)，其中光吸收特征部(la)中的每一者由至少一个凹陷部(pt)和至少一个峰(pk)限定。光吸收特征部(la)可在经蚀刻着色部件250的大致整个外表面202上叠加。在一些实施方案中，光吸收特征部(la)能够吸收入射到外表面202上的大致所有可见光和nir光。另外，任何未被光吸收特征部吸收的可见光由光吸收特征部(la)进行漫反射。
91.图9示出了根据一些实施方案的指示使用各种技术处理的阳极化部件的可见光镜面反射率和nir光镜面反射率％的关系的示例性曲线图。根据一些示例，使用对具有光吸收材料222的阳极化层进行电着色然后蚀刻该阳极化层以形成光吸收特征部的组合，下文称为“技术1”来处理阳极化部件。如图9所示，使用技术1处理的阳极化部件表现出小于1％的可见光(即，400nm至700nm)镜面反射率和小于2％的nir光(即，800nm至1000nm)镜面反射率。
92.根据一些示例，使用以染料对纳米管进行染色然后蚀刻阳极化层的组合，下文称为“技术2”来处理阳极化部件。如图9所示，使用技术2处理的阳极化部件不能表现出对nir光(即，800nm至1000nm)的任何吸收。
93.根据一些示例，通过将金属电沉积到纳米管中，下文称为“技术3”来处理阳极化部件。如图9所示，使用技术3处理的阳极化部件表现出至少4％或更高的可见光(即，400nm至700nm)镜面反射率和至少5％的nir光(即，800nm至1000nm)镜面反射率。
94.本领域的普通技术人员应当指出的是，对具有光吸收材料222的阳极化层进行电着色与蚀刻该阳极化层以形成光吸收特征部的组合提供了与单独使用这些技术中的任一种相比显著改善了对可见光和nir光的吸收。此外，与一流的黑漆或油墨相比，这种电着色和蚀刻的组合显著改善了对可见光和nir光的吸收。
95.图10示出了根据一些实施方案的经蚀刻的阳极化部件1000的示例性图表。具体地，在一些示例中，经蚀刻的阳极化部件1000可对应于本文所述的经蚀刻的阳极化部件中的任一者，包括经蚀刻着色部件250或经蚀刻着色部件400。如上所述，这些经蚀刻的阳极化部件中的任一者可包括沿实际表面(as)的峰和谷(也可称为凹陷部)，所述峰和谷可被限定为与该经蚀刻的金属部件的标称表面(ns)的竖直偏差(vd)。标称表面(ns)上的竖直偏差(vd)在该经蚀刻的阳极化部件上的指定长度(l)上发生。竖直偏差(vd)可包括在标称表面(ns)上方延伸的正竖直偏差和在标称表面(ns)下方延伸的负竖直偏差。正竖直偏差呈峰的形式，并且负竖直偏差呈谷的形式。标称表面(ns)是指不包括任何预期的表面粗糙度或轮廓的平坦表面。图10示出了经蚀刻的阳极化部件1000，该经蚀刻的阳极化部件1000具有覆盖在金属基板1004上并由金属基板1004形成的阳极化层1006。经蚀刻的阳极化部件1000的外表面包括具有峰和凹陷部的外表面1002。在一些实施方案中，阳极化层1006的外表面包括与最大负竖直偏差分开2微米或更小的最大正竖直偏差。
96.在一些实施方案中，可将经蚀刻的阳极化部件1000的阳极化层1006描述为具有一
厚度(tes)。该厚度(tes)可跨越经蚀刻的外表面的最大竖直偏差和负竖直偏差。阳极化层1006还可具有平均厚度值。阳极化层1006可包括被表征为具有平均厚度值的正竖直偏差的峰和被表征为具有平均厚度值的负竖直偏差的谷。平均厚度值可大于最大正竖直偏差和/或大于最大负竖直偏差。在一些示例中，厚度(tes)为2微米或更小。
97.本文所引用的任何范围均包括端值在内。本文所用的术语“基本上”、“大体上”和“约”用于描述和说明小的波动。例如，它们可指小于或等于
±
5％，诸如小于或等于
±
2％、诸如小于或等于
±
1％、诸如小于或等于
±
0.5％、诸如小于或等于
±
0.1％。
98.可单独地或以任何组合使用所述实施方案的各个方面、实施方案、具体实施或特征。可由软件、硬件或硬件与软件的组合来实施所述实施方案的各个方面。所述实施方案还可实施为在非暂态计算机可读介质上的计算机可读代码。非暂态计算机可读介质为可存储数据的任何数据存储设备，该数据之后可由计算机系统读取。非暂态计算机可读介质的示例包括只读存储器、随机存取存储器、cd-rom、hdd、dvd、磁带和光学数据存储设备。非暂态计算机可读介质也可分布在网络耦接的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。
99.为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，具体实施方案的前述描述被呈现用于例示和描述的目的。前述描述不旨在为穷举性的或将所述的实施方案限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。