CN101407882A - 手机振动马达用振子材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种手机振动马达用振子材料及制备方法。其中振子材料采用纯度≥99.9wt％的钨－镍－铜合金，其中钨、镍、铜的含量分别为95～97wt％、2～3wt％和1～2wt％。振子的制备方法包括混料、拌入粘胶剂、合金粉末成粒、合金粉末颗粒筛选、压铸成型、烧结、后处理等工序。与现有技术相比，本发明的优点在于采用了高比重钨－镍－铜合金材料制作手机振动马达的振子，具有高比重、高强度与高硬度的特性，以及膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好；可以获得良好的振动质量、运行稳定性与使用寿命，同时可以有效缩小手机振动马达的体积并降低成本；本发明所提供的制备方法工业自动化程度高，生产效率高，工艺操作简易，制备的成品性能好。

Description

手机振动马达用振子材料及制备方法

技术领域

本发明涉及到手机零配件，具体指手机振动马达用振子材料及制备方法。

背景技术

众所周知，手机的振动是通过设置于手机内的振动马达的振子振动来实现的。该振子作为一个惯性运动元件要求具有高比重、高强度与高硬度，以及膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好等特性；以达到良好的手机的振动质量、运行稳定性与使用寿命。

如中国专利申请号200520072099.2《新型手机振动马达振动结构改良》的实用新型专利，它包括转子、定子，该转子线圈上固定设置有荷重块，荷重块为铁条；由于铁条的比重较小、强度与硬度较低，因而它的振动质量、运行稳定性与使用寿命也较差；同时手机振动马达的体积又相对较大。

为此，目前市场上手机中的振动马达的振子有采用高比重钨合金制作。

该高比重钨合金是一种以钨为基质并添加其它金属元素及粘结相组成的合金，通常是采用粉末冶金方法通过混合、压制和烧结而制取手机用振子。因此振子的性能受到该高比重钨合金的成分、制取的工艺方法及组织结构等诸因素密切相关。特别是制取工艺中的烧结密度是粉末冶金过程影响合金质量的一个重要因素。而该烧结密度又与合金粉末的粒度与粒度分布关系密切。所述合金粒度与粒度分布的均匀性依赖于所述合金粉末的成粒方法。

然而，现有的高比重钨合金由于它的合金成分与工艺方法的不完善，在强度与硬度等方面仍有待改进；制备的振动马达的体积较大，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种振动质量好、运行稳定性与使用寿命高的手机振动马达用振子材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种制造成本低的手机振动马达用振子的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该手机振动马达用振子材料，为钨-镍-铜合金粉末，其特征在于：钨的含量为95～97wt％，镍的含量为2～3wt％，铜的含量为1～2wt％，且该钨-镍-铜合金的总纯度≥99.9wt％。采用该高比重钨合金制备的振子具有高强度与高硬度的特性，膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好，振动质量好、运行稳定性高，使用寿命长。

采用上述高比重钨合金制备手机振动马达用振子的制备方法如下：

①混料：将上述钨含量为95～97wt％、镍含量为2～3wt％、铜含量为1～2wt％且纯度≥99.9wt％的钨-镍-铜合金粉末在搅拌机内搅拌混合20-24小时，得到混料A；合金组分的均匀性是决定最终产品性能与应用效果的关键因素；

②拌入粘胶剂：向混料A中加入粘结剂，并搅拌均匀；然后通过碾料机挤入输送带上在60～90℃下进行加温烘干，也可自然凉干，得到混料B，将混料B送入筛分机筛料，得到粒径均匀的混料C；较好的，所述粘结剂可以选用SPB。以1Kg混料A为基准，SPB的加入量为1.8～2.2L；

③合金粉末成粒：将混料C在电动合金粉末成粒机上成粒，得到粉末颗粒A。合金粉末成粒工序是粉末冶金过程中影响成品质量的一道重要工序；成粒操作目前有手工和机械两种，较好的是在专用的电动粉末成粒机上进行合金粉末成粒，这样得到的合金粉末粒度及粒度分布比较均匀；而合金粒度与粒度分布是影响合金烧结密度的一个重要因素。较好的，所述的电动粉末成粒机包括机架、设置在机架上的电动驱动机构、与电动驱动机构相连接的挤刮器、成粒槽和固定在成粒槽内的目筛；将混料C加入到目筛上，本发明目筛规格是80～120目；电动驱动机构驱动挤刮器转动，均匀施力到混料C，将符合要求物料挤刮进入成粒槽，得到成粒后的粉末颗粒A；

④合金粉末颗粒筛选：将粉末颗粒A在60～70℃下烘干或者自然晾干，得到粉末颗粒B；合金粉末颗粒在烘干后的粒度会产生变化，所以需要颗粒筛选机上进行合金粉末颗粒筛选；以确保合金粒度的要求，从而确保粉末冶金过程的合金质量；将合金粉末颗粒B再次筛分后，得到粒度分布均匀的合金粉末颗粒C，所述粉末颗粒C的粒径要求小于120目；

⑤压铸成型：合金粉末颗粒的压铸成型是影响最终产品性能的关键步骤之一，压铸过程如果施压不均匀，将显著地影响烧结合金密度的均匀性和使用性能，可以采用专用金属粉末压机压铸成型。较好的，该金属粉末压机包括机架、安装在机架上的加料机构、压铸机构和成品收集机构；其中所述的成品收集机构连接控制模块，所述的加料机构和压铸机构分别通过加料气缸和压铸气缸连接控制模块，所述的控制模块还连接空气压缩机，成品收集机构、加料机构、压铸机构和空气压缩机通过控制模块的控制按预定程序相继动作。该金属粉末压机可以使压铸成型的过程全自动化，并且压铸过程施压均匀；合金粉末颗粒C压铸成型后得到振子毛坯；

⑥烧结：在分解氨的氛围下，将振子毛坯在1150～1350℃下烧结1.8～2.2小时，并保温15-20小时，然后用冷却水快速冷却；并且本发明的烧结气氛是在分解氨中烧结，可以提高合金的性能并形成良好的组织结构；分解氨在810～835℃下会分解为氮与氢气；

⑦后处理：将烧结后的振子毛坯抛光后进行表面镀镍处理，经检验合格后得到成品；其中抛光分别进行粗抛工序与精抛工序，以改善烧结后合金金制件的几何精度与表面粗糙度；表面镀镍处理主要为了提高产品的抗腐蚀和抗氧化性与使用寿命等。

与现有技术相比，本发明的优点在于采用了高比重钨-镍-铜合金材料制作手机振动马达的振子，具有高比重、高强度与高硬度的特性，以及膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好；可以获得良好的振动质量、运行稳定性与使用寿命，同时可以有效缩小手机振动马达的体积并降低成本；其次是工业自动化程度高、生产效率高、工艺操作简易。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺流程图；

图2为本发明实施例中电动粉末成粒机的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例中金属粉末压机的剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

手机振动马达用振子材料，为高比重钨-镍-铜合金，其中钨的含量为95～97wt％，镍的含量为2～3wt％，铜的含量为1～2wt％，且该钨-镍-铜合金的总纯度≥99.9wt％。采用该高比重钨合金制备的振子具有高强度与高硬度的特性，膨胀系数小、抗腐蚀和抗氧化性好，振动质量好、运行稳定性高，使用寿命长。

如图1所示，采用上述高比重钨合金制备手机振动马达用振子的制备方法如下：

①按上述比例准备振子所用的金属粉末原料；

②混料：将上述钨-镍-铜合金粉末在搅拌机内搅拌混合22小时，得到混料A；搅拌机采用本领域普通搅拌机即可。

③拌入粘胶剂：向步骤②得到的混料A中加入SPB粘结剂，以1Kg混料A为基准，SPB的加入量为2L，并搅拌均匀；然后通过碾料机挤入输送带上进行加温烘干，得到混料B；其中碾料机的前端温度为75℃、后段温度为85℃；然后将混料B送入筛分机筛分，得到粒径均匀的混料C；上述的碾料机和筛分机均采用本领域常见的机器即可。SPB粘结剂采用湖南株洲硬质合金成型剂厂生产的硬质合金成型剂SPB。

④合金粉末成粒：将混料C在电动合金粉末成粒机上成粒，得到粒度分布均匀的粉末颗粒A，粉末颗粒A的粒径为80～120目；。

本实施例采用专用的电动合金粉末成粒机，如图2所示，该电动合金粉末成粒机包括一上部带立柱102的机架101；所述立柱102的上端设置有由电机103带动的皮带变速传动装置104；通过变速传动装置104的驱动，带动挤刮器旋转。

所述变速传动装置104的输出轴105的下端连接连接轴106，输出轴105的侧面上设有齿条107，所述变速传动装置104的壳体外部设置有操纵盘108，该操纵盘108固定连接设置在变速传动装置104的壳体内的齿轮(图中未示出)，该齿轮与所述齿条107啮合，通过操纵盘108的转动即可调节输出轴105的长度。

如上所述的连接轴106的下端固定有连接板109，以连接轴106为中心，在连接板109上对称设置有二块片状挤刮板110；所述连接轴106、连接板109和挤刮板110构成挤刮器。其中所述挤刮板110的下端面为弧形，其侧面与所述连接轴106的旋转方向成β角，所述β角可在30～60°选值；β角的设置主要是为了在挤刮板110旋转时能产生一定的挤压力，使得合金粉末在该挤压力作用下通过下述目筛111时形成所需要的结合密度的颗粒。本实施例中的β角为45°。所述挤刮板110的下端面为弧形。下述目筛111的形状为与所述挤刮板下端面相适配的弧形，本实施例中所用的目筛111为100目。

所述目筛111固设在成粒槽112的中下部。所述成粒槽112的下端设有出料口113。立柱102上设有与底座平行的横梁114，所述成粒槽112固定在所述横梁114上，并且对应于所述的出料口113，在横梁114上设有出料孔115。

将混料C置入目筛111上，然后，启动电机103，通过皮带变速传动装置104带动与所述输出轴105相连接的连接轴106和挤刮板10旋转；此时，目筛111上的原料在挤刮板110的旋转挤刮下，通过目筛111的目孔，形成合金粉末颗粒A，进入成粒槽112的下部，经出料口113、出料孔115，落到置于成粒槽112下方的输送带116上，被输送至下一道工序。

⑤合金粉末颗粒筛选：将粉末颗粒A在65℃下烘干，也可自然晾干，得到粉末颗粒B；由于合金粉末颗粒在烘干后的粒度会产生变化，所以为确保粉末冶金过程的合金质量，需要将合金粉末颗粒B再次筛分，得到粒度分布均匀的合金粉末颗粒C；控制合金粉末颗粒C的粒径小于120目。

⑥压铸成型：合金粉末颗粒的压铸成型是影响最终产品性能的关键步骤之一，压铸过程如果施压不均匀，将显著地影响烧结合金密度的均匀性和使用性能。目前对于金属粉末颗粒的压铸成型有人工和电动两种方式，本实施例采用专用金属粉末压机压铸成型。

如图3所示，该金属粉末压机包括压料气缸201、出料气缸202、加料气缸203、模具204、机架205、加料杆206、料斗207、加料管、吹扫管(图中未示出)、继电器(图中未示出)、空气压缩机(图中未示出)和顶柱211。

其中，所述的机架205包括竖向平行放置的左机柱254和右机柱255，上板251、中板253、下板252分别固定在左机柱254和右机柱255的上部、中部和下部，上模板固定柱256竖向固定在中板253上。所述的模具204包括上模板241、下模板243和模板242；模板242固定在左机柱254上，其上设有振子毛坯成型模腔244；上模板241滑设在上模板固定柱256上，其上设有压杆245，压杆245的下端对准模腔244，弹簧212穿套在上模板固定柱256上且位于上模板241和模板242之间；下模板243放置在中板253上，其上固设有顶杆246，顶杆246的上部部分插入模腔244内，下板252上开设有顶柱孔，顶柱211穿设在顶柱孔内并且位于下模板243的下方。

所述料斗207固设在上板251的外侧面上，其出料口连接加料管的进料口；加料杆206与加料气缸203的加料活塞杆固定连接，且加料杆206位于模板242的上方，所述加料管的下部穿过加料杆206，加料管的出口抵设在模板242的上表面上；所述的加料气缸203固定安装在左机柱254上。

压料气缸201固定安装在上板251上，压料活塞杆215对准压杆245且位于上模板241的上方；出料气缸202固定安装在下板252上，出料活塞杆221对准顶柱211。

本实施例中的吹扫机构为一根吹扫管(图中为示出)，吹扫管的进气口同时连接继电器和空气压缩机，其出气口对准被顶出的振子毛坯。

所述的加料气缸203、压料气缸201和出料气缸202分别同时连接继电器和空气压缩机。

将合金粉末颗粒C加入到料斗207中，合拢总电源，继电器工作，空气压缩机向加料气缸203的进气腔送气，加料气缸203的加料活塞杆推动加料杆206和固定在加料杆206上的加料管向右移动，移动到模腔244上，加料管的出口与模腔244连通，合金粉末颗粒C自动落入模腔加料；加料完毕，加料气缸203在继电器的控制下由加料活塞杆231将加料杆206和加料管复位，加料管离开模腔口，其出口被模板242的上表面封堵，金属粉末不会漏出。加料完毕后，压料气缸201在继电器的控制下由压料活塞杆215推压其下方的上模板241和压杆245下压，压杆245进入模腔244，模腔244内的金属粉末颗粒C被压铸成型，得到振子毛坯；然后在继电器的控制下，压料活塞杆缩回，上模板241和压杆245在弹簧212的作用下复位。

然后出料气缸202在继电器的控制下工作，出料活塞杆221伸出，将顶柱211向上顶起，带动其上方的下模板243和顶杆214一起向上顶起，振子毛坯被顶出模腔244。此时在继电器的作用下空气压缩机向吹扫管内送入压缩空气，将成品吹落到收集器皿(图中未示出)中收集；然后出料气缸202在继电器的控制下放气，出料活塞杆221复位。

该金属粉末压机可以使合金粉末颗粒C压铸成型的过程全自动化，并且压铸过程施压均匀。

⑦烧结：收集步骤⑥得到的振子毛坯，在分解氨的氛围下，将振子毛坯在1250℃下烧结2小时，并保温18小时，然后用冷却水快速冷却。

⑧后处理：将烧结后的振子毛坯先进行粗抛工序，后进行精抛工序，以改善烧结后合金金制件的几何精度与表面粗糙度；将抛光后的振子再进行表面镀镍处理，以提高产品的抗腐蚀和抗氧化性与使用寿命等。检验产品，合格后得到成品。该后处理方法及设备为常规技术和设备，在此不再赘述。

测试得到的振子成品。

1、目测外观：本实施例得到的振子的外观、轮廓较已知技术得到的振子的外观、轮廓更加光滑、平整、清晰；

2、尺寸测试：使用塞规检测其孔径，本实施例得到的振子1.2毫米的通过率≥98.5％，已知技术得到的振子的通过率为70～80％。

3、压力测试：采用压力计在300公斤的压力下测试本实施例得到的振子和已知振子，本实施例的振子的合格率为99％，而已知振子为80％。

振子的外观和压力测试是影响到振子振动质量和使用寿命的关键指标。由上述测试可以得知，采用本实施例中的材料以及制备工艺制备的振子，其振动质量和使用寿命更优秀。

Claims (8)

1、手机振动马达用振子材料，为钨-镍-铜合金，其特征在于：钨的含量(为95～97wt％，镍的含量为2～3wt％，铜的含量为1～2wt％，且该钨-镍-铜合金的纯度≥99.9wt％，其余为不可避免的杂质成分。

2、手机振动马达用振子的制备方法，其特征在于：

①混料：将钨含量为95～97wt％、镍含量为2～3wt％、铜含量为1～2wt％且纯度≥99.9wt％的钨-镍-铜合金粉末在搅拌机内搅拌混合20-24小时，得到混料A；

②拌入粘胶剂：向混料A中加入SPB粘结剂，以1Kg混料A为基准，SPB的加入量为1.8～2.2L，并搅拌均匀；然后通过碾料机挤入输送带上、在65～90℃进行烘干，得到混料B，将混料B送入筛分机筛分，得到粒径均匀的混料C；

③合金粉末成粒：将混料C在电动合金粉末成粒机上成粒，得到粉末颗粒A，所述粉末颗粒A的粒径为80～120目；

④合金粉末颗粒筛选：将粉末颗粒A在60～70℃下烘干或者自然晾干，得到粉末颗粒B；将合金粉末颗粒B再次筛分，得到粒度分布均匀的合金粉末颗粒C，所述粉末颗粒C的粒径为小于120目；

⑤压铸成型：在金属粉末压机上将合金粉末颗粒C压铸成型，得到振子毛坯；

⑥烧结：在分解氨的氛围下，将振子毛坯在1150～1350℃烧结1.8～2.2小时，并保温15-20小时，然后用冷却水快速冷却；

⑦后处理：将烧结后的振子毛坯抛光后进行表面镀镍处理，以提高其精度并改善其抗氧化性和耐腐蚀性，经检验合格后得到成品。

3、根据权利要求2所述的手机振动马达用振子的制备方法，其特征在于：所述电动合金粉末成粒装置包括机架、安装在机架上的成粒槽，设置在成粒槽内的目筛，所述目筛的上方设有将所述目筛上的合金粉末挤刮落入成粒槽内的挤刮器，所述挤刮器连接驱动机构，由所述驱动机构带动所述挤刮器转动。

4、根据权利要求3所述的手机振动马达用振子的制备方法，其特征在于：所述挤刮器包括连接轴，设置在连接轴下端的、并以连接轴为中心均匀对称分布的至少两块挤刮板，其中所述连接轴连接所述驱动机构。

5、根据权利要求4所述的高比重钨合金粉末成粒装置，其特征在于：所述挤刮板的侧面与所述连接轴的旋转方向成30～60°夹角。

6、根据权利要求2或3所述的手机振动马达用振子的制备方法，其特征在于：所述金属粉末压机包括加料机构，压铸机构，固定模具、加料机构和压铸机构的机架，成品收集机构，所述的加料机构和压铸机构分别通过加料气缸和压铸气缸连接继电器，所述继电器连接空气压缩机；所述的成品收集机构、加料机构、压铸机构和空气压缩机通过继电器的控制按预定程序相继动作。

7、根据权利要求6所述的手机振动马达用振子的制备方法，其特征在于：所述加料机构包括料斗、加料管和加料杆，其中所述的加料管的进口与料斗的出料口连接，加料管的出口端部固定在加料杆上，加料杆连接加料气缸。

8、根据权利要求6所述的手机振动马达用振子的制备方法，其特征在于：所述的压铸汽缸包括压料气缸和出料汽缸，所述的压料汽缸和出料汽缸分别通过控制模块连接空气压缩机；其中压料汽缸固定在模具的上方，出料汽缸固定在模具的下方。

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