具有天然钛色的氮化钛表面制造技术

本公开涉及具有天然钛色的氮化钛表面。本公开涉及用于便携式电子设备的外壳。所述外壳包括具有间隙氮原子的钛衬底，其中所述钛衬底被表征为具有小于1的a*值、小于5的b*值和大于70的L*值。70的L*值。70的L*值。

【技术实现步骤摘要】
具有天然钛色的氮化钛表面


[0001]所述实施方案整体涉及具有通过氮化硬化的外表面的钛部件。更具体地，所述实施方案涉及用于形成具有天然钛色的氮化钛部件的方法。

技术介绍

[0002]便携式电子设备的外壳可由多种不同的材料制成。在某些情况下，外壳可由钛制成。然而，在对耐磨性有较大需求的消费电子器件领域中，钛及其合金可能不足以提供足够的硬度和强度以保护由这些外壳承载的操作部件。虽然钛及其合金能够经历“表面硬化”工艺，但所得的氮化钛被表征为具有对许多消费者而言不具吸引力的明显的金色/棕色。

技术实现思路

[0003]本文描述了整体涉及具有通过氮化硬化的外表面的钛部件的各种实施方案。更具体地，所述实施方案涉及用于形成具有天然钛色的氮化钛部件的方法。
[0004]根据另一实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的外壳。所述外壳包括具有间隙氮原子的钛衬底，其中所述钛衬底具有被表征为具有小于1的a*值和小于5的b*值的颜色。
[0005]根据另一实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的外壳。所述外壳包括钛衬底和覆盖所述钛衬底的氮化钛层，其中所述氮化钛层具有小于100微米的厚度，并且所述氮化钛层具有被表征为具有小于1的a*值和小于5的b*值的颜色。
[0006]根据一些实施方案，描述了一种用于形成便携式电子设备的外壳的方法，该外壳包括氮化钛衬底。该方法包括由氮化钛衬底形成阳极化氮化部件，其中阳极化氮化部件包括覆盖氮化钛衬底的阳极化层，以及通过去除阳极化氮化部件的阳极化层来形成氮化部件，其中氮化部件具有小于1的a*值和小于5的b*值。
[0007]根据结合以举例的方式示出所述实施方案的原理的附图而进行的以下详细描述，本专利技术的其他方面和优点将变得显而易见。
附图说明
[0008]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。
[0009]图1示出了根据一些实施方案的具有外壳的各种便携式电子设备的透视图，该外壳可使用本文所述的技术处理。
[0010]图2A-图2E示出了根据一些实施方案的用于形成氮化钛部件的工艺的横截面视图。
[0011]图3示出了根据一些实施方案的氮化钛衬底的放大横截面视图。
[0012]图4示出了根据一些实施方案的氮化钛部件的放大横截面视图。
[0013]图5A示出了根据一些实施方案的示例性曲线图，其示出了氮化钛衬底的硬度作为
深度的函数。
[0014]图5B示出了根据一些实施方案的示例性曲线图，其示出了氮化钛部件的硬度作为深度的函数。
[0015]图6示出了根据一些实施方案的用于形成氮化钛部件的方法。
[0016]图7示出了根据一些实施方案的示例性曲线图，其示出了根据各种技术处理的示例性氮化钛部件的硬度作为深度的函数。
[0017]图8示出了根据一些实施方案的用于形成氮化钛部件的方法。
具体实施方式
[0018]在该部分描述了根据本公开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。
[0019]在以下详细描述中，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。
[0020]便携式电子设备的外壳可由多种不同的材料制成。在某些情况下，外壳可由钛制成，钛由于其较高的强度重量比而比不锈钢和铝更具吸引力。另外，钛是高度耐腐蚀性的。然而，在对耐磨性有较大需求的消费电子器件领域中，钛及其合金可能不足以提供足够的硬度和强度以保护由这些外壳承载的操作部件。虽然钛及其合金可通过暴露于氮化工艺而经历“表面硬化”工艺，但所得的氮化钛被表征为具有对许多消费者而言不具吸引力的明显的金色/棕色。然而，由氮化工艺赋予的钛及其合金的增大的硬度对于消费电子器件领域的制造商来说是非常期望的。
[0021]因此，本文所述的实施方案阐述了用于形成氮化钛部件并随后将氮化钛部件的颜色从其金色或棕色恢复为天然钛色的技术。具体地，所述技术涉及在受控氮化工艺中氮化钛或钛合金衬底。受控氮化工艺包括控制参数，该控制参数包括温度、持续时间和/或大气压力。控制这些参数可用于减少形成具有天然钛色的氮化钛部件的后续步骤所需的工作、时间和费用。
[0022]在氮化工艺之后，通过使氮化钛衬底经受一系列阳极化和化学蚀刻工艺，对造成金色/棕色的氮化钛衬底的氮化钛层进行化学剥离。值得注意的是，在不存在阳极化工艺的情况下，氮化钛层不能被化学剥离。虽然氮化钛层已被剥离，但由于穿透深入到钛或钛合金衬底的金属基体(metalmatrix)中的氮原子的扩散，氮化钛衬底的剩余部分仍表现出升高的硬度(例如，>850Hv)。
[0023]值得注意的是，令人惊讶且意想不到的是，氮化钛层具有如此浅的厚度，并且金色/棕色可通过从氮化钛衬底的外表面蚀刻小于1μm的氮化钛材料而被去除。
[0024]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，阳极化层可由钛或钛合金的电化学阳极化工艺产生。又如，金属氧化物层可由非电解氧化工艺产生。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，术语区段、区域和节段也可在适当的情况下互换使用。
[0025]在一些示例中，氮化钛部件的颜色可根据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表示最暗的黑色，而L*＝100表示白色。通常，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的红色多于绿色。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的黄色多于蓝色。
[0026]根据一些实施方案，非氮化钛衬底或钛合金衬底可具有天然钛色，其被定义为L*值大于70、a*值小于1以及b*值小于5的L*a*b色彩空间值。如本文所述，经改性的氮化部件可具有在天然钛色的～1ΔE94以内的颜色。
[0027]根据另一实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的外壳。所述外壳包括具有间隙氮原子的钛衬底，其中所述钛衬底具有被表征为具有小于1的a*值和小于5的b*值的颜色。
[0028]以下参考图1-图8论本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于便携式电子设备的外壳，所述外壳包括：具有间隙氮原子的钛衬底，其中所述钛衬底具有被表征为具有小于1的a*值和小于5的b*值的颜色。2.根据权利要求1所述的外壳，其中所述钛衬底具有850HV
0.1
或更大的表面硬度。3.根据权利要求1所述的外壳，其中所述钛衬底被表征为具有65或更大的L*值。4.根据权利要求1所述的外壳，其中所述钛衬底具有外表面，并且所述钛衬底在所述外表面处或附近包括至少10at％或更多的所述间隙氮原子。5.根据权利要求1所述的外壳，其中所述颜色根据CIE L*a*b*色对抗维度值来表征。6.根据权利要求1所述的外壳，其中所述钛衬底具有至少10μm或更大的厚度。7.根据权利要求6所述的外壳，还包括：覆盖所述钛衬底的金属氧化物层。8.一种用于便携式电子设备的外壳，所述外壳包括：钛衬底；和覆盖所述钛衬底的氮化钛层，其中所述氮化钛层具有小于100μm的厚度，并且其中所述氮化钛层具有被表征为具有小于1的a*值和小于5的b*值的颜色。9.根据权利要求8所述的外壳，其中所述氮化钛层包括至少10at％或更多的间隙氮原子。10.根据权利要求9所述的外壳，其中所述间隙氮原子均匀地分散在整个所述氮化钛层中。11.根据权利要求8所述的外壳，其中所述颜...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：