CN103895310B - 一种工件及其制备方法以及一种包含该工件的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工件的制备方法，包括：提供至少一层第一材料和第二材料；所述第一材料具有金属特性，所述第一材料的刚度值小于所述第二材料的刚度值；在所述至少一层第一材料表面形成支撑层，得到预制件；所述至少一层第一材料形成面层；所述至少一层第二材料形成所述支撑层；所述第一材料和第二材料接触；将所述预制件在第一条件下形成工件，所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。本发明提供的制备方法使工件在形成预制件后面层和支撑层之间没有内应力，提高后续加工的表面良率。本发明还提供了一种上述方法制备的工件以及包含所述工件的电子设备。

Description

一种工件及其制备方法以及一种包含该工件的电子设备

技术领域

本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种工件及其制备方法以及一种包含该工件的电子设备。

背景技术

目前，市场对笔记本电脑等便携电子设备的轻薄化和美观化的需要越来越高，因此对于笔记本外壳的设计也提出了更高的要求。

目前，移动终端的外壳很难将美观、轻薄和机械性能三者结合起来，尤其是手机和PAD的A壳一般都采用塑胶加合金材料注塑工艺来增强A壳强度同时增加外壳的金属质感，但塑胶和合金材料注塑都存在变形问题，因为塑胶和合金材料具有不同的收缩率，冷却后就会产生内应力导致变形，影响了产品的性能。

现有技术中都是采用治具加压校形工艺来对金属塑胶复合工件进行整形，这种整形缺陷是没从根本上解决内应力释放问题，后续不连续镀膜（NCVM）处理会出现表面开裂等缺陷；在整形过程中也会出现两边侧向变形缺陷。还可以采用合金材料反变形来防止产品变形。但是该方法制备的复合材料内应力更大，后续NCVM处理会出现表面开裂等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种工件的制备方法，包括：

提供至少一层第一材料和第二材料；所述第一材料具有金属特性，所述第一材料的刚度值小于所述第二材料的刚度值；

在所述至少一层第一材料表面形成支撑层，得到预制件；所述至少一层第一材料形成面层；所述至少一层第二材料形成所述支撑层；所述第一材料和第二材料接触；

将所述预制件在第一条件下形成工件，所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。

优选的，所述面层与所述支撑层连接的界面处的部分第二材料在第一条件下熔融形成连接层。

优选的，所述第一材料的导热系数与所述第二材料的导热系数相匹配。

优选的，所述第一条件为电磁波加热。

优选的，所述电磁波加热具体为：

在1s内电磁波加热至260～380℃。

本发明还提供了一种工件，包括：

面层和支撑层，所述面层设置于所述支撑层上表面且覆盖所述支撑层；

其中，所述面层由至少一层第一材料形成；所述支撑层由至少一层第二材料按照预定的顺序在所述面层下通过连接层连接形成支撑层；所述第一材料具有金属特性；所述第一材料的刚度小于所述第二材料的刚度；所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。

优选的，所述连接层由部分第二材料在第一条件下熔融形成；所述连接层厚度小于任意一层第二材料的厚度。

优选的，所述第一条件为电磁波加热。

优选的，所述电磁波加热具体为：

在1s内电磁波加热至260～380℃。

本发明还提供了一种电子设备，包括：

电子元器件；

壳体，所述电子元器件固定设置在所述壳体内，所述壳体包括面层和支撑层，所述面层设置于所述支撑层上表面且覆盖所述支撑层；

其中，所述面层由至少一层第一材料形成；所述支撑层由至少一层第二材料按照预定的顺序在所述面层下通过连接层连接形成支撑层；所述第一材料具有金属特性；所述第一材料的刚度小于所述第二材料的刚度；所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。

本发明提供了一种工件的制备方法，提供至少一层第一材料和第二材料；所述第一材料具有金属特性，所述第一材料的刚度值小于所述第二材料的刚度值；在所述至少一层第一材料表面形成支撑层，得到预制件；所述至少一层第一材料形成面层；所述至少一层第二材料形成所述支撑层；所述第一材料和第二材料接触；将所述预制件在第一条件下形成工件，所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。本发明提供的工件的制备方法，第一材料和第二材料复合，并且通过第二材料的部分熔融释放由于两种材料导热系数不同而导致的内应力，提高产品表面NCVM的良品率，解决了使所述工件在治具加压过程中两边侧变形问题，提高外观质量。

附图说明

图1本发明实施例1、4提供的一种工件截面示意图；

图2本发明实施例2提供的一种工件截面示意图；

图3本发明实施例3提供的一种工件截面示意图；

图4本发明实施例5、6提供的一种工件截面示意图；

图5本发明实施例7提供的一种工件截面示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

为了解决现有技术对于复合工件的整形问题，本发明提供了一种工件的制备方法，在工件制备过程中释放由于复合材料受热变形不同而在不同材料连接处形成的内应力。最终使所述复合工件在后续整形过程中不会因为内应力过大而造成侧向变形缺陷或表面开裂现象。按照本发明，所述制备方法具体如下：

提供至少一层第一材料和第二材料；所述第一材料具有金属特性，所述第一材料的刚度值小于所述第二材料的刚度值；

在所述至少一层第一材料表面形成支撑层，得到预制件；所述至少一层第一材料形成面层；所述至少一层第二材料形成所述支撑层；所述第一材料和第二材料接触；

将所述预制件在第一条件下形成工件，所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。

按照本发明，所述第一材料为具有金属特性的材料，优选为具有良好的抗弯折以及良好压延性能的，且表面能够进行电镀、阳极氧化等美化工艺的金属材料。更优选为能够具有能够被电磁波加热的金属，最优选为导磁金属或合金，最优选为导磁不锈钢，导磁不锈钢能够在电磁波或电磁波的作用下瞬间加热，而不会变形或者损坏加热设备。

为了配合所述第一材料的，本发明使用的第二材料优选在固化后刚度值大于所述第一材料，从而能够牢固和耐久的固定和支撑所述第一材料形成的面层。而且，所述第二材料优选要能够在第一条件下部分熔融，所以第一材料在第一条件下不会发生物理状态变化，而第二材料会部分发生物理状态变化，所以可以肯定的是在相同的压强下，第一材料的热变形温度一定要比第二材料大。所以本发明第二材料优选的是具有塑胶特性的材料，例如树脂材料或橡胶材料。更优选为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂、聚氨酯、玻璃纤维或炭纤维增强的上述材料。最优选为聚碳酸酯、聚苯乙烯、ABS树脂或聚氨酯。所述第二材料固化后都具有较高的刚度值，可以为所述工件提供良好的机械性能以及固定性能。使工件持久耐用。

由于本发明提供的是复合材料，各个层使用的材料均不相同，在加工热成型时，不同的材料具有不同的导热系数，而本发明中的导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K或℃）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度（W/m·K）,其中K可用℃代替。所以导热系数越大，热传导就越快。

本发明中由于面层使用了具有金属特性的第一材料，所以所述面层的导热系数比支撑层中的第二材料要大很多，为了使复合材料在加工过程中，面层与支撑层之间的内应力释放，必须使用与其导热系数相匹配的第二材料。由于第二材料比第一材料的导热系数低，所以在第二材料与第一材料的连接的界面处的部分第二材料受热要比其他部分的热传递更快，温度更高，所以这一部分的第二材料能够先于其他部分不会熔融。而正是这一部分的第二材料在加工过程中会产生内应力，所以在熔融后，从而使面层与所述支撑层连接的界面处的部分第二材料在第一条件下熔融形成连接层。不仅能够形成连接层将面层和支撑层连接，而且在熔融过程中会释放由于材料的导热系数不同而产生的内应力。

按照本发明，所述第一材料，如导磁不锈钢在20℃下的导热系数为40～54W/m·K，第二材料如聚苯乙烯的导热系数在20℃下为0.4W/m·K。如果单独使用这两种材料作为原料制作复合材料或工件，进行NCVM处理必定会因为内应力而产生形变，使工件出现卷曲，表面断裂等缺陷。但是由于在第一条件下部分的聚苯乙烯熔融，微观上第二材料熔融后会与与第一材料的其中一个表面上的金属形成一定的物理键合，聚合物分子之间缠绕的结构发生了变化，缠绕松弛，释放了材料由于收缩率不同而形成的内应力。

在宏观上，所述部分熔融的第二材料形成一层聚苯乙烯薄膜，这层薄膜即为连接层。由于第二材料的流动性和粘度使第二材料与第一材料之间形成的连接层具有了与第一材料和第二材料均不相同的导热系数，所以本发明所述第一材料的导热系数与第二材料的导热系数相匹配是指在形成连接层后，所述连接层的导热系数在所述第一材料和第二材料之间。

另外，本发明第一材料和第二材料的线性热膨胀系数的不同也是造成其变形的主要原因，线性热膨胀系数是衡量材料的热变形情况的一个常数，所述线性热膨胀系数的值越大，热变形越剧烈。由于本发明第一材料优选为金属，所以线性热膨胀系数比第二材料的线性热膨胀系数大，所以在冷却时，第一材料的收缩率大于第二材料，为了避免这种情况的发生，在第一条件下，第二材料部分熔融形成的连接层能够调节面层和支撑层的膨胀速率，使面层收缩速度减慢。如果治具中有倒角时，成型过程中所述支撑层与所述面层按照治具中的倒角的位置与角度成型，即所述支撑层按照治具中形状成型的第一形状和所述面层按照治具中形状成型的第二形状一致，得到具有一定形状的复合材料，且所述复合材料在倒角处不发生卷曲、翻边或断裂等问题。另外，在成型后所述支撑层的刚度大于所述面层的刚度，使所述支撑层能够更好的起到支撑和保护的作用。

按照上述原理，在所述至少一层第一材料表面形成至少一层第二材料；将所述第一材料和第二材料复合，得到预制件；所述第一材料形成面层，所述第二材料形成支撑层；将所述预制件在第一条件下形成工件，所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。按照本发明，在所述至少一层第一材料上形成至少一层第二材料具体为，将所述至少一层第一材料在模具中放置，然后在所述第一材料其中一个表面上注塑第二材料，可以注塑多次，从而形成多层第二材料，每一层可以由不同的树脂形成。注塑完成后得到预制件，此时，预制件中面层和支撑层之间有内应力，所以通过电磁波加热消除内应力，为了能够在最短的时间内使材第二材料与第一材料接触的部分熔融，需要加热时间在0.5～2s内，将材料瞬间加热至260～380℃。所以本发明使用电磁波或电磁波加热所述第一材料和第二材料按预设顺序叠放得到的预制件。更优选使用电磁波加热在1s中将所述预制件加热至260～380℃。所述电磁波加热优选使用大功率的微波炉。所述微波炉为0～3000kW可调的大功率微波炉，微波频率为2450MHz±50MHz。

按照本发明，所述面层优选包括第一材料1～10层，更优选为1～2层。每层的厚度优选为0.1～1mm。所述支撑层优选包括第二材料1～10层，每层的厚度优选为0.2～1.0mm。通过每层厚度和层数的调整可以在具有最薄工件厚度的情况下具有更优异的机械性能。所以第一材料和第二材料使用本领域技术人员树熟知的方法进行制备。

本发明还提供了一种工件，使用上述方法制备，所述工件包括：

面层和支撑层，所述面层设置于所述支撑层上表面且覆盖所述支撑层；

其中，所述面层由至少一层第一材料形成；所述支撑层由至少一层第二材料按照预定的顺序在所述面层下通过连接层连接形成支撑层；所述第一材料具有金属特性；所述第一材料的刚度小于所述第二材料的刚度；所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。

本发明还提供了一种电子设备，包括：

电子元器件；

壳体，所述电子元器件固定设置在所述壳体内，所述壳体包括面层和支撑层，所述面层设置于所述支撑层上表面且覆盖所述支撑层；

其中，所述面层由至少一层第一材料形成；所述支撑层由至少一层第二材料按照预定的顺序在所述面层下通过连接层连接形成支撑层；所述第一材料具有金属特性；所述第一材料的刚度小于所述第二材料的刚度；所述第二材料能够在第一条件下部分熔融。

按照本发明，所述电子设备为笔记本电脑、平板电脑、台式电脑。

以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明方案：

实施例1

取一层导磁不锈钢，每层厚度为0.5mm，以及一层聚碳酸酯厚度为0.8mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图1所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图1中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

实施例2

取一层导磁不锈钢，每层厚度为0.5mm，以及一层聚丙烯，每层厚度为0.8mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图2所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图2中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

实施例3

取一层导磁不锈钢，每层厚度为0.5mm，以及一层ABS，每层厚度为0.8mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图3所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图3中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

实施例4

取一层导磁不锈钢，每层厚度为0.5mm，以及一层聚苯乙烯，每层厚度为0.8mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图1所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图1中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

实施例5

取两层导磁不锈钢，每层厚度为0.3mm，以及两层聚苯乙烯每层厚度为0.3mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图4所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图4中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

实施例6

取两层导磁不锈钢，厚度为0.3mm，以及两层ABS，每层厚度为0.5mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图4所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图4中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

实施例7

取一层导磁不锈钢，厚度为0.5mm，以及三层聚碳酸酯厚度为0.8mm。

将导磁不锈钢与聚碳酸酯按照图5所示顺序置于治具中，利用治具把所述导磁不锈钢和聚碳酸酯固定且压紧及校平。其中，图5中包括面层1，和支撑层2和连接层3。

将所述治具放到电磁波炉上0.5～1s内把钢片加热到300℃。导磁不锈钢和聚碳酸酯之间形成的连接层，瞬间融化释放内应力。

移下治具适当冷却取下部件即可完成校形。

通过实施例1～7的方法制备的工件表面良率在99%以上，

以上对本发明提供的一种工件及其制备方法以及一种包含该工件的电子设备进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种工件的制备方法，其特征在于，包括：

提供至少一层第一材料和第二材料；所述第一材料具有金属特性，所述第一材料的刚度值小于所述第二材料的刚度值；

在所述至少一层第一材料表面形成支撑层，得到预制件；所述至少一层第一材料形成面层；所述至少一层第二材料形成所述支撑层；所述第一材料和第二材料接触；

将所述预制件在第一条件下形成工件，所述第二材料能够在第一条件下部分熔融；

所述面层与所述支撑层连接的界面处的部分第二材料在第一条件下熔融形成连接层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一材料的导热系数与所述第二材料的导热系数相匹配。

3.根据权利要求1提供的制备方法，其特征在于，所述第一条件为电磁波加热。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电磁波加热具体为：

在1s内电磁波加热至260～380℃。

5.一种工件，其特征在于，包括：

面层和支撑层，所述面层设置于所述支撑层上表面且覆盖所述支撑层；

其中，所述面层由至少一层第一材料形成；所述支撑层由至少一层第二材料按照预定的顺序在所述面层下通过连接层连接形成支撑层；所述第一材料具有金属特性；所述第一材料的刚度小于所述第二材料的刚度；所述第二材料能够在第一条件下部分熔融；

所述面层与所述支撑层连接的界面处的部分第二材料在第一条件下熔融形成连接层。

6.根据权利要求5所述的工件，其特征在于，所述连接层厚度小于任意一层第二材料的厚度。

7.根据权利要求6所述的工件，其特征在于，所述第一条件为电磁波加热。

8.根据权利要求7所述的工件，其特征在于，所述电磁波加热具体为：

在1s内电磁波加热至260～380℃。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

电子元器件；

壳体，所述电子元器件固定设置在所述壳体内，所述壳体包括面层和支撑层，所述面层设置于所述支撑层上表面且覆盖所述支撑层；

其中，所述面层由至少一层第一材料形成；所述支撑层由至少一层第二材料按照预定的顺序在所述面层下通过连接层连接形成支撑层；所述第一材料具有金属特性；所述第一材料的刚度小于所述第二材料的刚度；所述第二材料能够在第一条件下部分熔融；

所述面层与所述支撑层连接的界面处的部分第二材料在第一条件下熔融形成连接层。