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用于提高耐腐蚀性的封堵 阳极 氧化物

阅读：1039发布：2020-05-15

专利汇可以提供用于提高耐腐蚀性的封堵阳极氧化物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及用于提高耐腐蚀性的封堵阳极氧化物。本申请涉及用于便携式电子设备的外壳。外壳包括金属衬底和覆盖金属衬底的脱水阳极化层。脱水阳极化层包括孔和金属氧化物材料，孔具有从脱水阳极化层的外表面朝向金属衬底延伸的开口，金属氧化物材料封堵孔的开口，其中金属氧化物材料的浓度介于约3wt％至约10wt％之间。，下面是用于提高耐腐蚀性的封堵阳极氧化物专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于便携式电子设备的外壳，所述外壳包括：
金属衬底；和
覆盖所述金属衬底的脱水阳极化层，所述脱水阳极化层包括：
孔，所述孔由以下项限定：(i)在所述脱水阳极化层的外表面处的开口，和(ii)从所述开口朝向所述金属衬底延伸的孔壁，和
金属氧化物材料，所述金属氧化物材料封堵所述孔的所述开口，其中所述金属氧化物材料的浓度介于3wt％至10wt％之间。
2.根据权利要求1所述的外壳，其中所述金属氧化物材料的浓度随着与所述外表面的距离的变化而减小，使得所述脱水阳极化层远离所述外表面的区域具有的所述金属氧化物材料的浓度小于所述金属氧化物材料在所述外表面处的浓度。
3.根据权利要求1所述的外壳，其中所述孔包括染料颗粒，所述染料颗粒设置于所述孔中，使得所述脱水阳极化层在可见光入射到所述脱水阳极化层的所述外表面上时具有使用CIE L*a*b*颜色空间测量的40或更小的L*值。
4.根据权利要求3所述的外壳，其中所述金属氧化物材料粘结到所述孔壁。
5.根据权利要求4所述的外壳，其中所述脱水阳极化层和封堵所述孔的所述开口的所述金属氧化物材料具有对应的外表面，以便在所述可见光入射到所述脱水阳极化层的所述外表面上时使光干涉效应最小化。
6.根据权利要求1所述的外壳，其中所述脱水阳极化层还包括：
水分不可透阻隔件，所述水分不可透阻隔件包括所述金属氧化物材料。
7.根据权利要求6所述的外壳，其中所述水分不可透阻隔件具有介于10纳米至30纳米之间的厚度。
8.根据权利要求1所述的外壳，其中所述金属氧化物材料为脱水三羟铝石或脱水勃姆石。
9.一种用于便携式电子设备的外壳，所述外壳包括：
铝合金衬底；和
脱水阳极层，所述脱水阳极层覆盖所述铝合金衬底，其中所述脱水阳极层包括：
孔，所述孔由所述脱水阳极层的外表面处的开口限定，和
水分不可透阻隔件，所述水分不可透阻隔件包括氧化铝，其中所述氧化铝封堵所述孔的所述开口。
10.根据权利要求9所述的外壳，其中所述孔进一步由孔壁限定，并且所述氧化铝涂覆所述孔壁。
11.根据权利要求9所述的外壳，其中所述孔还包括染料颗粒，使得所述脱水阳极层在可见光入射到所述脱水阳极层的外表面上时具有使用CIE L*a*b*色彩空间测量的40或更小的L*值。
12.根据权利要求9所述的外壳，其中所述氧化铝包括脱水三羟铝石或脱水勃姆石。
13.根据权利要求9所述的外壳，其中所述氧化铝的浓度随着与所述脱水阳极层的所述外表面的距离的变化而减小，使得所述脱水阳极层远离所述外表面的区域具有的所述氧化铝的浓度小于所述氧化铝在所述外表面处的浓度。
14.根据权利要求9所述的外壳，其中所述氧化铝的浓度介于3wt％至10wt％之间。
15.根据权利要求9所述的外壳，其中所述水分不可透阻隔件具有介于10纳米至30纳米之间的厚度。
16.一种用于形成便携式电子设备外壳的方法，所述外壳包括金属衬底和覆盖所述金属衬底的阳极化层，所述阳极化层包括从所述阳极化层的外表面朝向所述金属衬底延伸的开口，所述方法包括：
用水合材料密封所述阳极化层的所述开口，以及
通过使所述水合材料脱水而在所述阳极化层的孔内形成脱水材料，其中所述脱水材料封堵所述孔的所述开口。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述水合材料包括氧化铝氢氧化物。
18.根据权利要求16所述的方法，其中使所述水合材料脱水包括向所述阳极化层施加热或真空压力中的至少一者。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述水合材料和所述脱水材料占据所述孔的大体相似的体积。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述脱水材料包括脱水三羟铝石或脱水勃姆石。

说明书全文

用于提高耐腐蚀性的封堵 阳极 氧化物

技术领域

[0001] 本发明所述实施方案整体涉及用于便携式电子设备的包括金属氧化物层的外壳。更具体地，所述实施方案涉及具有脱水插塞的金属氧化物层，脱水插塞赋予这些外壳增强的耐腐蚀性。

背景技术

[0002] 用于便携式电子设备的外壳可包括阳极化层，以使这些外壳具有美观的外观。此外，阳极化层的孔可被密封，以便当这些外壳暴露于外部元素(例如，水分、盐、化学物质、碎屑等)时赋予这些外壳防腐蚀保护。然而，随着时间的推移，当阳极化层暴露于这些外部元素时，这些密封件易于溶解。因此，阳极化层下面的金属衬底可能被腐蚀，从而导致在这些外壳上形成锈蚀。另外，如果这些外壳被染色，则这些密封件的溶解可导致阳极化层出现不期望的虹彩效应。因此，需要封堵阳极化层以防止腐蚀。

发明内容

[0003] 本文描述了整体涉及用于便携式电子设备的包括金属氧化物层的外壳的各种实施方案。更具体地，所述实施方案涉及具有脱水插塞的金属氧化物层，脱水插塞赋予这些外壳增强的耐腐蚀性。

[0004] 根据一些实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的外壳。外壳包括金属衬底和覆盖金属衬底的脱水阳极化层。脱水阳极化层包括孔和金属氧化物材料，孔具有从脱水阳极化层的外表面朝向金属衬底延伸的开口，金属氧化物材料封堵孔的开口，其中金属氧化物材料的浓度(concentration)介于约3wt％至约10wt％之间。

[0005] 根据一些实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的外壳。外壳包括铝合金衬底和覆盖铝合金衬底的脱水阳极层。脱水阳极层包括具有开口的孔和包含氧化铝的水分不可透阻隔件，其中氧化铝封堵孔的开口。

[0006] 根据一些实施方案，描述了一种用于密封便携式电子设备的外壳的方法，该外壳包括金属衬底和阳极化层，该阳极化层覆盖金属衬底并且包括从阳极化层的外表面朝向金属衬底延伸的开口。该方法包括用水合材料密封阳极化层的开口，并且通过使水合材料脱水而在阳极化层的孔内形成脱水材料，其中脱水材料封堵孔的开口。

[0007] 提供本发明内容仅用于概述一些实施例实施方案的目的，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文所描述的主题的范围或实质。本文所描述的主题的其他特征、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

[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2F示出了根据一些实施方案用于封堵金属氧化物层的孔的工艺的横截面视图。

[0011] 图3示出了根据一些实施方案具有插塞的金属氧化物层的放大横截面视图。

[0012] 图4示出了根据一些实施方案具有插塞的金属氧化物层的放大横截面视图。

[0013] 图5示出了根据一些实施方案再水合的金属氧化物层的放大横截面视图。

[0014] 图6A-图6C示出了根据一些实施方案包括设置于其中的染料颗粒的用于封堵金属氧化物层的孔的工艺的横截面视图。

[0015] 图7A示出了根据一些实施方案易于腐蚀从而导致光干涉效应的常规金属氧化物层的横截面视图。

[0016] 图7B示出了根据一些实施方案包括防止光干涉效应的插塞的金属氧化物层的横截面视图。

[0017] 图8示出了根据一些实施方案用于在金属部件中形成插塞的方法。

具体实施方式

[0018] 在该部分描述了根据本申请的方法与装置的代表性应用。提供这些实施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，使得以下实施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] 本文所述的实施方案阐述了用于阳极化部件的增强密封的技术。具体地，本文所述的技术阐述了用于如下用途的技术：在暴露于外部污染物(例如，油、盐、碎屑等)时防止染色的阳极化部件的金属氧化物材料被腐蚀，从而在用作便携式电子设备的外壳时固定染色的阳极化部件的颜色。另外，本文所述的技术提出了用于形成再水合不可透阻隔件的技术，该阻隔件可防止导致腐蚀的离子流动通过阳极化层。

[0021] 固定染色的阳极化部件的颜色的一种尝试涉及将染料颗粒密封在阳极化层的孔内。根据一些实施例，可通过水热密封工艺密封外壳的阳极化层，其中阳极化层的孔在水热密封工艺中通过孔壁的膨胀而被封堵。虽然这些外壳可通过阳极化层的有机染色被染色为多种颜色，但这些外壳由于基于暴露于外部污染物的自然老化而仍然易受变色的影响。实际上，尽管这些具有染色颗粒的外壳可使用水热密封工艺密封，但是水热密封容易发生表面劣化和美观劣化，尤其是在周期性或连续浸入水环境(例如，在水池中游泳，在海洋上冲浪等)的情况下。实际上，即使是客观“良好”的水热密封(例如，当在密封后48小时内测量时，具有小于其厚度倒数400倍的1kHz导纳值)，其水热密封也容易发生这样的表面劣化。此外，当外壳被染色为深色(例如，黑色)时，由于外壳的外表面支配视觉外观，水热密封对劣化的易感性甚至更明显。

[0022] 本文所述的实施方案阐述了用于形成便携式电子设备的外壳的技术，该外壳具有封堵金属氧化物层的孔结构的脱水材料。如本文所述的用于金属氧化物层的孔结构的插塞可被制造并以有意脱水的状态运送给消费者。有利的是，通过将这些外壳以有意脱水的状态运送给消费者，这些外壳的金属氧化物层在封堵孔结构并保护下面的金属衬底不受外部元素影响的脱水材料中表现出很少损失或没有损失。实际上，甚至被运送给消费者的具有常规水热密封件的外壳也极不可能遇到会导致形成脱水插塞的适当情况。例如，本文所述的技术提出将3×103至1×10-1Pa的低真空压力施加至少1-2小时，以便使构成水热密封件的材料脱水。

[0023] 根据一些实施方案，描述了一种用于便携式电子设备的外壳。外壳包括金属衬底和覆盖金属衬底的脱水阳极化层。脱水阳极化层包括孔和金属氧化物材料，孔具有从脱水阳极化层的外表面朝向金属衬底延伸的开口，金属氧化物材料封堵孔的开口，其中金属氧化物材料的浓度介于约3wt％至约10wt％之间。

[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互换使用，并且指的是任何适当的氧化物层。氧化物层形成在金属衬底的金属表面上。金属衬底可包括许多合适的金属或金属合金中的任何一种。在一些实施方案中，金属衬底可包括铝，并且铝在氧化时能够形成氧化铝。在一些实施方案中，金属衬底可包括铝合金。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。此外，术语“插塞”在结构上和功能上不同于术语“密封件”。具体地，术语“插塞”可指通过封堵孔结构的开口而对孔结构的末端形成的物理阻塞。

[0025] 下面参考图1、图2A-图2F、图3-图5、图6A-图6C、图7A-图7B和图8来论述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所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。

[0026] 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外壳的金属表面(例如，金属氧化物层等)。图1示出了智能电话102、平板电脑104、智能手表106和便携式计算机108。众所周知，使用能够被这些便携式电子设备发送、接收和/或管理的个人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。

[0027] 根据一些实施方案，金属表面可指覆盖金属衬底的金属氧化物层。在一些实施例中，在阳极化工艺期间，金属氧化物层由金属衬底形成。金属氧化物层可用作保护涂层以保护金属衬底，例如，当这些便携式设备掉落、刮擦、切削或磨损时。另外，金属氧化物层可包括孔结构，该孔结构可被插塞以防止外部污染物到达金属衬底。

[0028] 在一些实施例中，诸如在金属衬底包括铝或铝合金的情况下，金属氧化物层可被形成于金属衬底上方并包括穿过金属氧化物层形成的孔结构(或孔)，并且可从金属氧化物层的外表面朝向阻隔件层延伸，该阻隔件层将金属氧化物层与下面的金属衬底分开。另外，根据一些实施方案，金属氧化物层的每个孔结构能够接收染料颗粒，该染料颗粒可使金属氧化物层具有与染料颗粒相关联的特定颜色。在一些实施例中，基于沉积在孔结构内的染料颗粒，金属氧化物层可被赋予不同的染料颜色。在一些实施例中，金属氧化物层的颜色可根据L*a*b*颜色拮抗尺寸值来表征。L*颜色拮抗尺寸值是L*a*b*颜色空间中的一个变量。一般来讲，L*对应于亮度。L*＝0表示最黑的黑色而L*＝100表示白色。

[0029] 图2A-图2F示出了根据一些实施方案经历用于在其中形成插塞以增强耐腐蚀性的各种工艺的金属部件200的横截面视图。在一些实施方案中，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的外壳。

[0030] 图2A示出了在进行阳极化工艺之前的金属部件200。具体地，图2A示出金属部件200对应于金属衬底204。金属衬底204可具有适合于提供足够硬度和刚度的任何厚度，以保护便携式电子设备内携带的一个或多个电子部件。

[0031] 金属衬底204可经受一个或多个预阳极化工艺。在一些实施例中，金属衬底204的预阳极化工艺包括抛光、纹理化、缓冲等中的至少一者。有利的是，以此方式，金属衬底204的一个或多个表面可呈现任何数量的所需表面几何形状和表面光洁度。在一些实施例中，金属衬底204是具有高度、宽度和深度的三维结构，并且金属衬底204可具有适合于形成覆盖金属氧化物层的任何类型的几何形状，如本文将描述的。具体地，金属衬底204的几何形状可被表征为矩形、多边形、圆形、斜边、角边、椭圆形等。

[0032] 图2B示出了根据一些实施方案的阳极化部件210。例如，图2B示出了在进行阳极化工艺之后的金属部件200。如图2B中所示，金属氧化物层206可由金属衬底204形成。金属氧化物层206可包括外表面202，其中金属氧化物层206的外表面202大致平行于金属衬底204的底表面208。在一些实施例中，由于电解阳极化工艺形成金属氧化物层206。具体地，在电解阳极化工艺期间，金属衬底204的一部分通过转化为金属氧化物层206而被转化或消耗。

[0033] 根据一些实施例，金属氧化物层206的厚度在约1微米至约几十微米之间。在一些实施例中，厚度在约5微米至约15微米之间。

[0034] 根据一些实施方案，金属氧化物层206包括从阳极化部件210的外表面202朝向金属衬底204延伸的孔结构212。孔结构212可包括底表面214。孔结构212由孔壁216限定，孔壁被表征为具有大致圆柱形状，其在大致垂直于阳极化部件210的外表面202的中心平面的方向上伸长。孔结构212包括开口218，该开口可利用脱水材料密封，并随后利用脱水材料封堵，如本文更详细描述的。

[0035] 根据一些实施例，金属衬底204可由铝或铝合金构成。因此，由金属衬底204形成的金属氧化物层206可由氧化铝构成。另外，金属衬底204可包括合金元素(例如，铜、锆、镁等)，其可赋予金属氧化物层和金属衬底204之间增大的粘附性，如标题为“PROCESSES TO AVOID ANODIC OXIDE DELAMINATION OF ANODIZED HIGH STRENGTH ALUMINUM ALLOYS”的申请No.14/830,699中所述，该专利申请以引用的方式全文并入本文以用于所有目的。

[0036] 图2C示出了根据一些实施方案的部分密封的部件220。在一些实施例中，部分密封的部件220表示正在进行水热密封工艺的阳极化部件210。在水热密封工艺期间，阳极化部件210暴露于密封溶液中，以使水合氧化铝(例如勃姆石等)沉淀。具体地，水热密封工艺使得金属氧化物层206在浸入密封溶液中时引起金属氧化物层206的氧化铝膨胀。氧化铝的膨胀导致开口218变窄，从而最小化外部元素扩散到孔结构212中。开口218的膨胀还可使氧化的碎片或金属氧化物材料保留在金属氧化物层206内。例如，染料氧化物颗粒可被保留在孔结构212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222，例如氧化铝氢氧化物(例如，勃姆石、水铝石等)，其导致氧化物颗粒膨胀或体积增加，以部分地封闭或部分地密封孔结构212的开口218。在一些实施例中，水合材料222均匀地内衬孔结构212的孔壁216。水合材料222可指一般不可溶解的氢氧化物材料。

[0037] 在一些实施例中，水热密封方案涉及通过将孔壁216的无定形铝材料水合成勃姆石和/或三羟铝石凝胶来填充孔结构212，使得无定形铝材料溶胀并封闭孔结构212的开口218。在一些实施例中，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，使用添加剂以减少喷洒)，或在低至约70℃的温度下进行。在一些实施例中，可通过使用在孔结构212中附加地沉淀金属氢氧化物的乙酸镍来增强水热密封。在一些实施例中，水热密封溶液是热的水溶液(例如，大于80℃)。在一些实施例中，将金属氧化物层206在97℃的温度下暴露于5g/l的乙酸镍溶液中持续25分钟。

[0038] 图2D示出了根据一些实施方案的水热密封部件230。在一些实施例中，水热密封部件230表示完成水热密封工艺之后的阳极化部件210。与部分密封的部件220相反，水热密封部件230的孔结构212的开口218被密封，以防止外部污染物扩散通过孔结构212到达金属衬底204。在一些实施例中，孔结构212包括密封开口218的水合材料222(例如氧化铝氢氧化物等)。具体地，氧化铝氢氧化物包括勃姆石、三羟铝石、水铝石等。在一些实施例中，氧化铝氢氧化物具有比氧化铝更大的体积。水合材料222为密封在孔结构212的开口218中的结构密封件。根据一些实施方案，水热密封部件230包括沿着孔结构212的孔壁216的均匀水平的水合材料222。在一些实施例中，水合材料222形成的密封件大致对应于阳极化部件210的外表面202。

[0039] 根据一些实施例，水热密封部件230防止外部污染物(例如，油、污垢等)被吸收到孔结构212中。测量水合材料222的密封件质量的一个示例是进行染色斑点测试，其中密封表面不吸收染料颗粒的能力被测量。密封质量的其他测试包括电化学阻抗光谱(EIS)、以固定频率(通常为1kHz)进行的EIS简化变体(称为“导纳”测试)，以及酸溶解测试(ADT)的定量测量。

[0040] 根据一些实施例，水热密封部件230包括介于约8％-12％之间的可归因于水的质量，诸如勃姆石(γ-AlOOH)或三羟铝石(α-Al(OH)3)或(β-Al(OH)3)内的水合物。在一些实施例中，水热密封部件230的金属氧化物层206的约25％的体积包括三羟铝石水合物，或水热密封部件230的金属氧化物层206的高达约45％的体积包括勃姆石的水合物。在一些实施例中，金属氧化物层206包括介于约25％至约45％之间体积的三羟铝石或勃姆石的水合物。

[0041] 图2E示出了根据一些实施方案的脱水部件240。在一些实施例中，在将水热密封部件230暴露于脱水工艺之后形成脱水部件240。在一些实施例中，脱水工艺包括使水热密封部件230或部分密封的部件220暴露于热或干燥(例如，真空压力)中的至少一者。如图2E中所示，脱水部件240可包括脱水材料232，诸如由水合材料222诸如勃姆石(γ-AlOOH)脱水形成的γ氧化铝(Al2O3)。脱水材料232可包括封堵孔结构212的开口218的插塞。如本文所述，术语“插塞”可指孔结构212的末端的物理阻塞。虽然图2E示出，脱水部件240包括在孔结构212的整个长度上延伸的脱水材料232，在其他实施例中，脱水材料232可仅部分地穿过孔结构的整个长度(即，并非整个长度)延伸。具体地，在脱水工艺期间，更靠近外表面202的水合材料222(例如氧化铝氢氧化物)可相对于更靠近孔结构212的底表面214的水合材料222优先脱水。换句话讲，当使水热密封部件230经受脱水工艺时，存在于外表面202附近的水合材料222(例如，氧化铝氢氧化物)更有可能被转化成脱水材料232，诸如氧化铝(Al2O3)。因此，包括在孔结构212内的脱水材料232的浓度可朝向孔结构212的底表面214逐渐变小。应当注意，孔结构212可共享一定量水合材料222和一定量脱水材料232的组合。

[0042] 在一些实施例中，脱水材料232为金属氧化物材料，诸如γ氧化铝(Al2O3)，其特征在于具有细小的层状多孔微结构。具体地讲，多孔微结构与来自勃姆石晶格的氧原子234的损失一致。在一些实施例中，氧原子的损失导致水热密封部件230和脱水部件240之间的质量差，即为约5％或更小(在一些情况下为2％或更小)。在一些实施例中，加热水热密封部件230驱出约5+/-2wt％的水。在一些实施例中，将水热密封部件暴露于真空压力驱出高达
12wt％的水。换句话讲，对金属氧化物层206的密封剂的水合材料222脱水(例如加热、真空压力等)有助于从水热密封工艺损失金属氧化物层206的水含量(例如水合物)的约一半。在一些实施例中，脱水材料232(例如脱水勃姆石、脱水三羟铝石等)的浓度介于约3wt％至约
10wt％之间。在一些实施例中，脱水材料232的浓度介于约0.5wt％至约10wt％之间。此外，即使脱水部件240暴露于60％湿度环境一周，也不能恢复这种质量损失。具体地，脱水部件
240在进一步的热暴露(例如，85℃下2小时)或真空压力下将经历最多1％至2％的水损失。
相比之下，常规密封的阳极氧化物层在暴露于脱水工艺时表现出约15％的相应质量损失。

[0043] 在一些实施方案中，水分损失反映在脱水部件240和水热密封部件230之间的质量差中。更具体地，脱水材料232具有比水合材料222更低的物理密度。在一些实施例中，可使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)测量和量化脱水材料232的较低物理密度，其在检测到-OH键时提供信号。实际上，水合材料222的水合水平可与-OH键的更强信号成比例。

[0044] 在一些实施方案中，脱水材料232也可在它们各自的离子电导率方面与水合材料222不同。具体地，相对于水合材料222而言，脱水材料232中的移动离子种类更少。可使用
1kHz电化学导纳测试来量化移动离子种类的差异。在一些实施例中，对脱水部件240和水热密封部件230的样品测试离子电导率。所有样品均包括12μm厚的金属氧化物层。使用1kHz电化学导纳测试，由脱水材料232构成的插塞表现出约8-12微西门子的导纳，而水合材料222表现出约18-23微西门子的导纳。

[0045] 应当注意，尽管将水合材料222转换为脱水材料232，但脱水部件240的外表面202可保持平滑。与水热密封部件230的水合材料222类似，脱水材料232还提供可靠的阻隔件以防止固体和/或液体渗入金属衬底204中。另外，脱水部件240的孔结构212在脱水工艺之后保持封堵，因为脱水材料232封堵孔结构212的开口218。脱水材料232对应于物理阻塞孔结构212的开口218的插塞。

[0046] 有利的是，有意使水热密封部件230的密封件脱水可预先防止外部污染物在便携式电子设备的正常使用期间溶解氧化铝氢氧化物的氢氧根离子(-OH)。当暴露于外部污染物时，外部污染物可能消耗水合材料222，从而降低水合材料222相对于孔壁216的外表面202的高度的高度。因此，存在于孔结构212内的水合材料222的量的减少可有利于外部污染物更容易且快速地到达金属衬底204，从而导致腐蚀。此外，水合材料222相对于孔壁216的外表面202的高度的高度减小可能导致干扰效应，如将参考图7A-图7B更详细所述。因此，通过先行对水合材料222的密封件脱水，在溶解过程中可供消耗的氢氧根离子(-OH)很少或没有。此外，应当注意，孔结构212保持被脱水材料232密封，如图2E所示。

[0047] 图2F示出了根据一些实施方案的再水合部件250。在一些实施例中，再水合部件250对应于经过再水合工艺之后的脱水部件240。具体地，再水合工艺可涉及将水或水分引入到脱水材料232中封堵脱水部件240的孔结构212的至少一部分中。例如，如果脱水部件
240对应于在用户冲浪活动期间暴露于海洋中的盐水的智能手表106的金属表面，则脱水材料232会变成水合的。因此，脱水材料232被转化为再水合材料252。应当注意，尽管脱水材料
232转化为再水合材料252，但再水合材料252仍然对应于封堵孔结构212的开口218的插塞。
实际上，脱水部件240的外表面202最容易暴露于水分。因此，更靠近孔结构212的开口218和/或外表面202的脱水材料232比设置在孔结构212中更深处的其他脱水材料232更优先再水合。再水合材料252可包括氢氧化物材料。

[0048] 如图2F所示，再水合材料252形成再水合不可透阻隔件254。在一些实施例中，再水合不可透阻隔件254由从开口218延伸并且部分沿着孔结构212的长度延伸的再水合材料252构成。具体地讲，一旦形成了再水合不可透阻隔件254，再水合不可透阻隔件254就充当扩散阻隔件和/或水分不可透阻隔件，该阻隔件封堵孔结构212的开口218并且防止水分穿过孔结构212以到达下面的脱水材料232。因此，再水合材料252不沿着孔结构212的整个长度延伸。换句话讲，再水合不可透阻隔件254下方是内衬孔结构212的孔壁216的脱水材料
232。

[0049] 再水合不可透阻隔件254可具有介于约10纳米至约30纳米之间的厚度。在一些实施例中，再水合不可透阻隔件254封堵孔结构212的开口218并且仅部分地沿孔结构212的长度延伸。孔结构212的剩余体积被脱水材料232占据。脱水材料232(例如γ-Al2O3等)可被表征为具有细小的层状多孔微结构。具体地，多孔微结构与来自勃姆石晶格的氧原子234的损失一致。

[0050] 应当注意，再水合部件250的结构不同于水热密封部件230。具体地，再水合不可透阻隔件254的形成使得更难对孔结构212的孔壁216进行水合。换句话讲，在形成再水合不可透阻隔件254时，将不会对设置在再水合不可透阻隔件254下方的附加脱水材料232进行再水合。有利的是，再水合不可透阻隔件254还可防止设置在再水合不可透阻隔件254下方的脱水材料232被外部污染物溶解。例如，再水合不可透阻隔件254可防止和/或最小化外部污染物穿过再水合不可透阻隔件254扩散。

[0051] 如本领域的普通技术人员所理解的，脱水部件240暴露于用于形成水热密封部件230的相同密封参数将不会导致形成等效于水热密封部件230的微结构。实际上，当脱水部件240经受强制的附加脱水工艺时，脱水部件240由于水分损失而表现出很少或没有质量损失(即≤5％)。具体地，脱水部件240的脱水材料232在相对于水热密封部件230的附加脱水工艺期间不能损失附加质量。在一些实施例中，脱水部件240的脱水材料232在经受附加脱水工艺(例如，100℃，约30分钟)时将损失不超过约1％–2％的质量，而水热密封部件230的水合材料222在经受附加脱水工艺(例如，100℃，约30分钟)时将损失约5％的质量。

[0052] 图3示出了根据一些实施方案的脱水部件300的放大横截面视图。在一些实施例中，图3示出的脱水部件300包括具有孔结构212的金属氧化物层206，该孔结构从外表面202朝向金属衬底204延伸。在一些实施方案中，金属氧化物层206与金属衬底204由非多孔阻隔件层分隔。

[0053] 图3示出了分散在脱水部件300的孔结构212内的脱水材料232。如本文所述，在水热密封工艺期间，脱水材料232封堵孔结构212的开口218。在一些实施例中，脱水材料232可均匀地内衬孔结构212的孔壁216。例如，在脱水工艺期间，勃姆石(γ-AlOOH)被脱水以形成γ氧化铝(Al2O3)。在一些实施例中，脱水材料232(例如γ-Al2O3等)可被表征为具有细小的层状多孔微结构。具体地，多孔微结构与来自勃姆石晶格的氧原子304的损失一致，如图3所示。虽然氧原子304的损失与金属氧化物层206的质量损失一致(例如≤5％)，但水合材料222的结构保持为脱水材料232的形式，其可用作大体不可透阻隔件。与常规密封件相比，大体不可透阻隔件充当离子流的更大阻隔件，如将在本文中更详细所述。

[0054] 图3示出，脱水的勃姆石γ氧化铝封堵孔结构212并且可从孔结构212的开口218朝向金属衬底204延伸。在一些实施例中，在脱水工艺期间，水热密封部件230暴露于热或干燥中的至少一者。具体地，在脱水工艺期间，相对于水热密封部件230的其他部分(例如，侧面、金属衬底等)，外表面202可暴露于热和/或干燥，以使得设置为更靠近开口218的水合材料(例如，勃姆石等)优先脱水。因此，更靠近开口218的水合材料222优先脱水，以形成封堵开口218的脱水材料232。

[0055] 在一些实施方案中，水热密封部件230可在介于65℃和85℃之间的温度下在1-2小时的时间段内暴露于热，以便使氢氧化物密封材料脱水。应当注意，如果在大于85℃的温度下加热水热密封部件230，则金属氧化物层206可能容易开裂，这可能是不希望的，因为其可能不利地影响金属氧化物层206的结构刚度和完整性。此外，应当注意，将水热密封部件230加热至150℃或更高的温度可导致金属衬底204老化，这样可软化金属衬底204。因此，应当进行很大的控制以控制水热密封部件230暴露的时间量和温度。在一些实施方案中，当对部分密封的部件(例如，部分密封的部件400)脱水时，温度上限可被扩展至高于85℃，如参考图4所详细描述的。另外，在一些实施方案中，当使用诸如氧化锆或硅酸盐封盖层的方法密封金属氧化物层206时，温度上限可扩展至高于85℃，如名称为“PROTECTING ANODIZED SURFACES DURING MANUFACTURING PROCESSES”的美国专利申请No.15/686,026所述，该专利申请全文以引用的方式并入本文以用于所有目的。

[0056] 在一些实施方案中，水热密封部件230可暴露于真空压力以便使水合材料222脱水。在一些实施例中，将水热密封部件230暴露于真空压力，持续30分钟到2小时的时间范围。在一些情况下，在向水热密封部件230施加真空压力的30分钟内，将孔结构212中的水合材料222内高达50％的水分驱出。在一些实施例中，真空压力的范围介于约3x103Pa至约1x10-1Pa之间。在一些实施例中，施加真空压力至少1-2小时，并且至多12小时的时间。

[0057] 在一些实施例中，在脱水工艺期间将水热密封部件230暴露于热或真空压力中的至少一者的时间越长，水合材料222就越多地转化为脱水材料232。例如，水合材料222至脱水材料232的大量转化(其中脱水材料232的厚度为X≥N1)指示水热密封部件230暴露于超过表面量的热和/或真空压力。例如，如果水热密封部件230在低于65℃下暴露于热少于10分钟，则可能不足以使水合材料222脱水至形成厚度为X≥N1的脱水材料232所需的程度。应当注意，N1对应于在水热密封部件230暴露于外部元素(例如，水分、盐、碎屑等)时足以防止氧化铝被溶解的脱水材料232的厚度量。如果脱水材料232的厚度量小于N1，则构成氧化铝的氢氧化物基团(-OH)易于被消耗。因此，水热密封部件230可能易受到腐蚀侵袭。

[0058] 有利的是，脱水部件300相对于常规水热密封阳极化部件可表现出高达50％的阻抗改善。因此，脱水部件300表现出常规水热密封阳极化部件间常见的对腐蚀侵袭的耐受力。例如，脱水部件300能够大大抵抗腐蚀侵袭，使得在常规水热密封阳极化部件中原本将在1年内观察到的腐蚀缺陷将需要约五年才能在脱水部件300中观察到。

[0059] 为了例示这一概念，图3示出了脱水部件300，该脱水部件具有在孔结构212的整个长度上延伸的脱水材料232，使得孔结构212的底部214也包括脱水材料。图3示出了在孔结构212内脱水材料232(如从外表面202测量)的厚度为X＝N2。应当注意，通常填充和封堵脱水部件400的孔结构212中的脱水材料232的体积可与通常填充和密封在水热密封金属部件230的孔结构212中的水合材料222的体积相同或大致等价。这样，水热密封金属部件230也可被称为完全脱水的部件。

[0060] 图4示出了根据一些实施方案在完成脱水工艺之后的部分脱水的部件400的放大横截面视图。具体地，在大致将所有水合材料222转化为脱水材料232之前，可停止脱水工艺并有意从脱水环境和脱水工艺中释放部分脱水的部件400。只要从外表面202测量的脱水材料232的厚度X≥N1，就可以从脱水环境释放部分脱水的部件400，这个厚度足以使部分脱水的部件400耐受来自外部元素的腐蚀侵袭。在一些实施例中，部分脱水的部件400包括仅部分地延伸穿过孔结构212的整个长度的脱水材料232。在一些实施例中，脱水材料232的量可朝向孔结构212的开口218更为集中，并且朝向孔结构212的底表面214不太集中。如图4所示，孔结构212底表面214可包括脱水材料232和水合材料222的组合。与脱水部件300不同，部分脱水的部件400不包括大致均匀散布的、来自勃姆石晶格的氧原子404损失。

[0061] 如图4所示，脱水材料232的厚度为X≥N1，这足以使脱水部件4抵抗来自外部元素的腐蚀侵袭。在一些实施例中，脱水材料的厚度在约10nm至约30nm之间。在其他实施例中，脱水材料的厚度在约10nm至约50nm之间。

[0062] 图4示出了散布在孔结构212内的脱水材料232(例如氧化铝等)。如本文所述，在水热密封工艺期间，脱水材料232封堵孔结构212的开口218。在一些实施例中，脱水材料232部分地内衬孔结构212的孔壁216。在一些实施例中，勃姆石(γ-AlOOH)被脱水以形成γ氧化铝(Al2O3)。在一些实施例中，脱水材料232(例如γ-Al2O3等)可被表征为具有细小的层状多孔微结构。具体地，多孔微结构与来自勃姆石晶格的氧原子404的损失一致，如图4所示。与脱水部件300相反，部分脱水的部件400的脱水材料232的厚度扩展至X＝N3，其中N3

[0063] 图5示出了根据一些实施方案与图2F所示的再水合部件250对应的再水合部件500的放大横截面视图。如图5所示，再水合部件500包括由再水合材料252形成的再水合不可透阻隔件502。再水合材料252包括再水合氢氧化物颗粒252。再水合不可透阻隔件502具有X≥N1的厚度，这意味着再水合不可透阻隔件502足以防止设置在再水合不可透阻隔件502下方的脱水材料508在暴露于外部污染物时被溶解。再水合不可透阻隔件502可具有介于约10纳米至约30纳米之间的厚度。在一些实施例中，再水合不可透阻隔件254仅部分地沿孔结构212的长度延伸。在一些实施例中，脱水材料232(例如γ-Al2O3等)可被表征为具有细小的层状多孔微结构。具体地，多孔微结构与来自勃姆石晶格的氧原子506的损失一致。在一些实施例中，再水合不可透阻隔件502由从孔结构212的开口218仅部分沿着孔结构212的长度延伸的再水合材料504构成。在一些实施方案中，再水合材料504封堵孔结构212的开口218。

[0064] 在一些实施例中，再水合不可透阻隔件502在暴露于外部污染物时可比水合材料222在抵抗腐蚀方面可能更有恢复力。这可能是因为再水合不可透阻隔件254从外表面202开始并封堵外部区域，从而抑制脱水材料232的进一步更深的再水合。实际上，再水合工艺几乎是不可逆的。此外，再水合不可透阻隔件502在防止离子流通过金属氧化物层206方面提供了比水合材料222更大的阻隔件。相反，常规水热密封阳极化部件具有水合凝胶状状态，其中水提供用于离子流动的介质。

[0065] 图6A-图6C示出了根据一些实施方案经历用于形成增强密封以增强耐腐蚀性的各种工艺的染色部件600的横截面视图。在一些实施方案中，染色部件600具有近净形成品部件，诸如便携式电子设备102、104、106和108的外壳。在一些实施例中，所得染色部件600可对应于便携式电子设备102、104、106和108的金属表面中的任一个。

[0066] 图6A示出了根据一些实施方案在经历水热密封工艺时的染色部件600。图6A示出，染色部件600包括设置于孔结构212内的染料颗粒602。在水热密封工艺期间，水合材料222用来密封孔结构212的开口218，从而密封孔结构212内的染料颗粒602。在一些实施例中，水合材料222均匀地内衬孔结构212的孔壁216。

[0067] 根据一些实施例，可通过金属氧化物层206的有机染色将染色部件600染成多种颜色。在一些实施例中，可通过调节染料浴液组合物的参数，诸如染料颗粒602的浓度、pH水平、时间和/或染料浴液的温度来调节颜色。然而，通过保持恒定的浴液组合物，可调节pH水平、时间和/或温度，以便将染色的颜色微调成任何给定颜色目标的<1的DE范围内。

[0068] 图6B示出了根据一些实施方案，在染色部件600暴露于水热密封工艺之后的密封染色部件610。如图6B所示，水合材料222填充在孔结构212中，从而也将染料颗粒602密封在孔结构212内。由于金属氧化物层206为高度多孔的，应将孔结构212密封，从而永久地锁定染色部件600的染色颜色。在一些实施例中，对于根据Mil A 8625的II型阳极化进行的硫酸阳极化而言尤其如此。实际上，这种类型的阳极氧化物涂层是介孔的(即，每平方厘米约1011个孔，约20nm直径，具有良好润湿性和非常高纵横比)。

[0069] 图6C示出了根据一些实施方案通过将密封染色部件610暴露于脱水工艺而形成的脱水染色部件620。在一些实施例中，脱水工艺包括使密封染色部件610暴露于热或真空压力中的至少一者。脱水染色部件620包括脱水材料232，诸如勃姆石(γ-AlOOH)脱水形成的γ氧化铝(Al2O3)。脱水材料232封堵孔结构212的开口218，以防止外部污染物到达金属衬底204。虽然图6C示出，脱水染色部件620包括在孔结构212的整个长度上延伸的脱水材料232，在其他实施例中，脱水材料232可仅部分地穿过孔结构的整个长度(即，并非整个长度)延伸。

[0070] 在一些实施方案中，在脱水工艺期间，更靠近外表面202的水合材料222(例如氧化铝氢氧化物)可相对于更靠近孔结构212的底表面214的水合材料222优先脱水。换句话讲，当使水热密封部件230经受脱水工艺时，存在于外表面202附近的氧化铝氢氧化物更有可能被转化为氧化铝(Al2O3)。因此，包括在孔结构212内的脱水材料232的浓度可朝向孔结构212的底表面214逐渐变小。

[0071] 根据一些实施方案，脱水染色部件620的孔结构212可包括染料颗粒602、水合材料222或脱水材料232的任何组合。根据一些实施例，染料颗粒602可包括灰色或黑色染料颗粒。染料颗粒602可分布在孔结构212内。在一些实施例中，染料颗粒602均匀分布在孔结构
212中。通过均匀分布染料颗粒602，赋予金属氧化物层206均匀的深灰色或黑色。

[0072] 在一些实施例中，金属氧化物层206的颜色可根据L*a*b*颜色拮抗尺寸值来表征。L*颜色拮抗尺寸值是L*a*b*颜色空间中的一个变量。一般来讲，L*对应于亮度。L*＝0表示最黑的黑色而L*＝100表示白色。通过实施深色染色颗粒诸如黑色，金属氧化物层的L*值小于L*＝40。因此，当水合材料222被外部污染物溶解时，由于金属氧化物层206的外表面202和水合材料222的表面之间的颜色差异而存在更明显的光虹彩效应。相反，由于染料颗粒
602通常更靠近孔结构212的底表面214分布，因此如果金属氧化物层206不包括深色染料颗粒602，则金属氧化物层206的外表面202与水合材料222之间的颜色差异较不明显。因此，可能优选的是防止便携式电子设备102、104、106、108的被染成深色的金属表面的水合材料
222被溶解。

[0073] 图7A示出了根据一些实施方案的常规密封部件700的横截面视图的示意图。在一些实施例中，图7A中示出了在暴露于外部污染物之后的密封部件700。具体地，图7A示出了当可见光线710入射到密封部件700的外表面702上时加剧的虹彩效应。如图7A所示，密封部件700包括由水合材料720构成的水热密封件。具体地，密封部件700包括：R1＝先前从孔结构内溶解的水合材料的量，以及R2＝保留在孔结构内的水合材料的量。因此，当可见光线710以角度θ1入射到密封部件700的外表面702上时，可见光线710被金属氧化物层706的外表面702根据角度θ2反射，成为反射光线712-a，并且剩余量的可见光线710被保留在孔结构
712内的水合材料720的上表面722根据角度θ3反射，成为反射光线712-b。实际上，在光虹彩效应强度与外表面702和上表面722之间的相应高度的差异之间存在正的因果关系。例如，相应高度的差异越大，光虹彩效应就越大。

[0074] 图7B示出了根据一些实施方案的脱水封堵部件750的横截面视图的示意图。如本文所述，脱水封堵部件750可包括封堵孔结构722的开口的插塞。插塞包括脱水材料，例如脱水材料752，其被包括在脱水封堵部件750的孔结构722内。在一些实施例中，图7B中示出了在长期使用中暴露于外部污染物之后的脱水封堵部件750。如图7B所示，脱水封堵部件750包括封堵孔结构722的脱水材料752。与密封部件700相反，脱水材料752的上表面754与金属氧化物层706的外表面702之间的高度很少有或没有差异。有利的是，当可见光线710入射到密封部件700的外表面702上时，可见光线710不被金属氧化物层706和脱水材料752反射成多条光线，从而防止了光干涉效应。相反，可见光线710被反射为反射光线712。

[0075] 图8示出了根据一些实施方案用于在金属部件中形成插塞的方法800。如图8所示，方法800可任选地在步骤802开始，其中部件(例如金属衬底204)的表面被任选地处理。在一些实施例中，金属衬底204的表面经受清洁工艺、纹理化工艺或抛光工艺。具体地，纹理化工艺可有利于提供粗糙的外表面，其可促进金属氧化物层206在那些粗糙区域处的生长。

[0076] 在步骤804处，在金属衬底204上执行阳极化步骤。在阳极化工艺期间，从金属衬底204形成金属氧化物层206。在一些实施例中，金属氧化物层206可通过热氧化工艺或电解阳极化工艺形成。

[0077] 在步骤806处，作为染色工艺的结果，金属氧化物层206任选地被染色。在染色工艺期间，将阳极化部件例如阳极化部件210暴露于染料溶液浴中。阳极化部件210被浸没在染料溶液浴内。

[0078] 在步骤808处，根据一些实施方案，经由密封工艺密封阳极化部件210的孔结构212，以形成水热密封部件230。在一些情况下，密封孔结构212可为优选的，因为密封使孔结构闭合，使得染料颗粒保留在金属氧化物层206内。在一些实施例中，在密封工艺期间，在孔结构212中，氧化铝是水合的。因此，氧化铝转化为氢氧化铝。此外，这种使氧化铝水合的工艺使孔结构212的孔壁216水合，从而增加金属氧化物层206的结构完整性。

[0079] 在步骤810处，使水热密封部件230暴露于脱水工艺以形成脱水部件240。在一些实施例中，脱水工艺包括使水热密封部件230经受足够量的热和/或真空压力。在脱水工艺期间，将水合材料(例如氧化铝氢氧化物等)脱水以形成Al2O3。脱水材料封堵孔结构212的开口218。

[0080] 在步骤812处，脱水部件240任选地被暴露于再水合工艺以形成再水合部件250。

[0081] 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。所述实施方案还可被实施为计算机可读介质上的用于控制生产操作的计算机可读代码，或者被实施为计算机可读介质上的用于控制生产线的计算机可读代码。计算机可读介质为可存储数据的任何数据存储设备，其后该数据可由计算机系统读取。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。计算机可读介质也可分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机可读代码以分布的方式被存储和执行。

[0082] 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彻底理解。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能的。

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