【11】證書號數：I571536
【45】公告日： 中華民國 106 (2017) 年 02 月 21 日
【51】Int. Cl.： C25D11/00 (2006.01) C25D5/48 (2006.01)
發明 全 7 頁
【54】名 稱：利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法
METHOD FOR GROWING A COLORED OXIDE FILM DURING MICRO- ARC OXIDATION PROCESS
【21】申請案號：104129611 【22】申請日： 中華民國 104 (2015) 年 09 月 08 日
【72】發 明 人： 葉尚峻 (TW) YEH, SHANG-CHUN；蔡大翔 (TW) TSAI, DAH-SHYANG；周 振嘉 (TW) CHOU, CHEN-CHIA
【71】申 請 人： 國立臺灣科技大學 NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
臺北市大安區基隆路四段 43 號
【74】代 理 人： 莊世超
【56】參考文獻：
CN 101210336A CN 103014804A CN 103614762A
CN 102296339A CN 103556205A CN 201908146U 審查人員：廖學章
[57]申請專利範圍
1. 一種利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，包括：提供一電解槽及一鹼性電解液，該鹼 性電解液容置於該電解槽中，其中該鹼性電解液的成分至少包括一第一成分及一第二成 分，其中該第一成分為一強鹼，該第二成分是從鋁酸鈉、矽酸鈉、矽酸鉀、氟鋯酸鈉、
氟鋯酸鉀、六偏磷酸鈉及其組合所構成的族群中選擇其一，該電解槽包括一陽極及一與 該陽極相匹配的陰極；將該鹼性電解液的導電度維持在 8 至 10mS cm-1之間，並且將該 鹼性電解液的酸鹼值維持在 9 至大約 11；提供一輕金屬物件置於該鹼性電解液中，並且 以該輕金屬物件做為該電解槽之該陽極，其中該輕金屬物件是從鋁合金、鎂合金、鈦合 金及密度低於 5g cm-3的金屬物件所構成的組群中選出；配製一彩色水系膠體，並將該 彩色水系膠體加入該鹼性電解液中，其中該彩色水系膠體是從一包含有機染料的水系染 料乳膠及一包含分散劑及無機顏料的水系顏料膠體所構成的組群中選擇其一；以及對該 輕金屬物件施加一電壓，該電壓的大小範圍為 300 至 1000 伏特，足以使該輕金屬物件的 表面產生電弧，且足以在該輕金屬物件的表面生長出一彩色氧化膜，其中該彩色氧化膜 是在其生長過程中將該彩色水系膠體的顏色納入。
2. 如申請專利範圍第 1 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，更包括：實施一均 質化步驟，而形成粒徑為 50 至 500nm 的該水系染料乳膠。
3. 如申請專利範圍第 2 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，其中對該輕金屬物 件施加該電壓的步驟包括： 將該輕金屬物件連接至一高壓電源供應器的一正極，並且將 該電解槽的該陰極連接至該高壓電源供應器的一負極，其中該陰極為一不銹鋼網狀電 極，其環繞該輕金屬物件；以該高壓電源供應器提供一脈衝波，該脈衝波具有一脈衝週 期，該脈衝週期是由一陽極工作時間、一陽極休息時間、一陰極工作時間及一陰極休息 時間相加而成；在該陽極工作時間中，該高壓電源供應器的該正極提供一正電壓；在該
陰極工作時間中，該高壓電源供應器的該負極提供一負電壓；以及在該陽極休息時間及 該陰極休息時間中，該高壓電源供應器所提供之該電壓為零。
4. 如申請專利範圍第 3 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，更包括：在將該水 系染料乳膠加入該鹼性電解液之前，對該輕金屬物件施加一脈衝電流，以形成一阻障層 於該輕金屬物件之表面；於形成該阻障層之後再行添加該水系染料乳膠於該鹼性電解液 中；以及在該水系染料乳膠完全融入該鹼性電解液之後，在陽極工作時間中逐步地從一 前段正電壓提升至一較高的後段正電壓，並且在該陰極工作時間中對該電解槽之該陰極 施加一後段負電壓，其中該後段負電壓低於或等於一前段負電壓，以形成該彩色氧化膜 於該阻障層之表面。
5. 如申請專利範圍第 3 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，更包括：依據該脈 衝週期的倒數設定一頻率，該頻率定義為每秒該高壓電源供應器所提供的脈衝波次數，
其介於 100Hz 至 1000Hz 之間。
6. 如申請專利範圍第 3 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，更包括：依據該陽 極工作時間與該脈衝週期的時間百分比設定一佔空比(Duty ratio)，其中該佔空比為 70%。
7. 如申請專利範圍第 4 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，其中該水系染料乳 膠所含的該有機染料包括至少一發色基團，該發色基團是從蒽醌(Anthraquinone)、次甲 基(Methine)、酞菁(Phthalocyanine)、硝基(Nitro)、偶氮基(Azo)及三芳基甲烷
(Triarylmethane)所構成的族群中選出。
8. 如申請專利範圍第 1 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，其中配製該水系顏 料膠體的步驟包括：先行混合一無機顏料粉末、一陰離子型分散劑及水，製成一水漿 料，該水漿料中含有重量百分比為 5 至 45%的固體物顏料，其中該陰離子型分散劑的劑 量為該無機顏色粉末重量的 1 至 10%；以及混合後之該水漿料經過球磨分散後，製成該 水系顏料膠體，預備在微弧氧化過程中加入該鹼性電解液。
9. 如申請專利範圍第 8 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，更包括：在將該水 系顏料膠體加入該鹼性電解液之前，對該輕金屬物件施加一脈衝電流，以形成一阻障層 於該輕金屬物件之表面；於形成該阻障層之後再行添加該水系顏料膠體於該鹼性電解液 中；以及在該水系顏料膠體完全融入該鹼性電解液之後，調整電壓設定，使施加於該陽 極的正電壓絕對值高於施加於該陰極的負電壓絕對值，使該輕金屬的氧化 物及該水系顏 料膠體同時沉積於該輕金屬物件的表面，以形成該彩色氧化膜於該阻障層的表面。
10. 如申請專利範圍第 8 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，其中該無機顏料粉 末的成分是從鐵紅、鋯鐵紅、矽鐵紅、鋁酸鈷藍、鈷藍、鉻綠、釤鉬黃及鈦白所構成的 族群中選出。
11. 如申請專利範圍第 1 項所述的利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法，其中該鹼性電解液 包括一第三成分，其中該強鹼為氫氧化鈉，該第三成分是從尿素及亞硝酸鈉所構成的族 群中選擇其一。
圖式簡單說明
圖 1 為習知以陽極處理法生成的陽極氧化膜結構示意圖。
圖 2A 為本發明之一實施例，利用微弧氧化生成彩色氧化膜的方法流程示意圖。
圖 2B 為本發明之一實施例的彩色水系乳膠配製流程示意圖。
圖 3 為本發明之一實施例的微弧氧化設備示意圖。
圖 4 為本發明之一實施例的電壓設定及脈衝週期示意圖。
圖 5 為本發明之一實施例所用的有機染料的發色基團化學結構式。
圖 6 為依據本發明的一實施例的方法進行微弧氧化完成著色的樣品照片。
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圖 7 的掃描式電子顯微鏡照片(A)為電解液中添加彩色水系乳膠後所形成的微弧氧化膜的 表面微結構；照片(B)為電解液中未添加彩色水系乳膠而形成的微弧氧化膜的表面微結構。
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