CN104190903A - 非金属构件与金属构件的一体成型方法 - Google Patents

非金属构件与金属构件的一体成型方法 Download PDF

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Abstract

非金属构件与金属构件的一体成型方法，包括如下步骤：A、将不透明的非金属构件置于模具中；B、在模具中于非金属构件的周缘置入金属构件，该金属构件为一位于非金属构件周缘的连续结构；C、加热金属构件，使金属构件形成被限定在模具型腔中的半固态化的金属；D、利用模具挤压半固态化的金属，使该半固态化的金属无缝的结合于非金属构件的周缘；E、快速冷却位于非金属构件周缘的半固态化的金属，使半固态化的金属成型为无缝结合于非金属构件周缘的非晶金属。本发明所采用的方法简单易行，成品率高，压制的金属构件具有较高的致密性和较高的强度，并且，降低了金属构件后续表面处理的难度。

Description

非金属构件与金属构件的一体成型方法
技术领域
本发明涉及一种非金属构件与金属构件的一体成型方法。
背景技术
目前，如手机、平板电脑等电子设备的边框逐渐采用合金材料加工而成，合金材料制成的金属边框不仅具有较好的美观度，同时还能够保护电子设备的易碎面板或背板。传统的做法是将电子产品的面板、背板或塑料构件嵌入到加工成型的金属框架内，然后将金属框架与相应的部件装配，此种方法结合后的金属框架与电子产品的面板、背板之间存在一定的装配间隙，即使通过精确控制产品的加工精度，该装配间隙依然会存在于电子产品上。
公开号为CN101815594的专利文献中公开了一种“用于将玻璃插入物一体地陷到金属边框中的方法及所生产的电子设备”，该专利文献中所提及的方法之一是采用一种金属模制工艺将金属边框置于透明构件的表面或边缘，具体的是，将透明构件置于模具的型腔，再将液态的金属注入到模具型腔中，待金属冷却后，在透明构件的表面或周缘形成金属边框，该方法虽然能够消除安装间隙，使透明构件与金属边框一体成型，但其在操作时，需要将金属高温加热、浇铸、快速冷却等工序，工艺条件要求较高，加工过程复杂，工件的成品率较低。当然，上述专利还提及了另一种采用MIM工艺使金属粉末成型于透明构件周缘的方法，其是利用高温烧结工艺将粉末成型于透明构件外部，通过烧结成型后的金属边框其内部组织较为疏松，通常很难进行后续的打磨、氧化、电镀等表面处理，因此很难满足人们对于电子产品边框美观度的要求。
另外上述的专利CN101815594中仅提到利用玻璃、蓝宝石等透明构件与金属材料的结合，在整个的模制或MIM工艺中，由于玻璃、蓝宝石等透明构件是处在高温环境下，这些材质的透明构件受高温影响较大，因此，在与金属形成一体构件后，透明材质的组织结构受到一定的影响，从而影响电子产品的外形美观度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种非金属构件与金属构件的一体成型方法，其工艺方法简单易行，成品率高，且降低了金属构件表面处理的难度，同时加工成的一体成型构件具有外形美观的优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
非金属构件与金属构件的一体成型方法，包括如下步骤：
A、将不透明的非金属构件置于模具中；
B、在模具中于非金属构件的周缘置入金属构件，该金属构件为一位于非金属构件周缘的连续结构；
C、加热金属构件，使金属构件形成被限定在模具型腔中的半固态化的金属；
D、利用模具挤压半固态化的金属，使该半固态化的金属无缝的结合于非金属构件的周缘；
E、快速冷却位于非金属构件周缘的半固态化的金属，使半固态化的金属成型为无缝结合于非金属构件周缘的非晶金属。
金属构件的材质为铝镁合金或铝铜合金或铝镍合金或锆合金或钛合金。
非金属构件的周缘设置有咬合结构。
咬合结构为顺延非金属构件的边缘形成的凹槽或凸起部。
金属构件的热膨胀率大于或者等于非金属构件的热膨胀率。
在进行步骤C之前，位于金属构件和非金属构件之间加入一缓冲件，该缓冲件为位于非金属构件周缘的连续结构。
非金属构件为陶瓷。
步骤C、步骤D和步骤E是在真空环境下进行的。
本发明的有益效果在于：
相比于现有技术，本发明所采用的方法由于是采用热压成型的方式使金属构件结合于透明的非金属构件外部，其工艺方法简单易行，成品率高，压制的金属构件具有较高的致密性和较高的强度，并且，降低了金属构件后续表面处理的难度。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明方法所用模具的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，为本发明的非金属构件与金属构件的一体成型方法，该方法用于加工一种陶瓷板50与金属边框60一体成型构件，该一体成型构件被用于作为一种电子产品的零部件，其中，陶瓷板50为电子产品的背板，金属边框60为电子产品周缘的金属框，该方法包括如下步骤：
A、将陶瓷板50置于如图2所示的模具的型腔中，陶瓷板50具体的是置于定模20分型面上的模芯嵌块40上，模芯嵌块40的尺寸与陶瓷板50相当，置入后，将陶瓷板50与模芯嵌块40的边缘对齐；
B、将金属边框60置于模具中，使金属边框60置于陶瓷板50的周缘，使金属边框60在陶瓷板50的周缘形成一个连续结构，合模后，动模10下压，使金属边框60包围于陶瓷板50和模芯嵌块40的周缘，移动模具分型面四周的合模嵌块30，模具的型腔封闭，金属边框60被紧密的置于模具型腔的边缘部分，此时，需要确保合模嵌块30具有一定的横向移动自由度，以避免后续加热时金属边框60由于热膨胀对陶瓷板50形成较大的挤压力；
C、加热金属边框60，其中金属边框60优选采用铝镁合金，利用加热装置将金属边框60加热成半固态化的金属，此时，金属边框60由于热膨胀，对合模嵌块30实施向外的顶压力，使合模嵌块30向着远离模具型腔的方向移动，由于金属边框60的厚度较小，因此其热膨胀导致的合模嵌块30的位移非常有限，可以在加热之前，依据金属边框60的厚度、热膨胀系数以及加热温度等参数大致计算加热后的合模嵌块30移动的位移大小，从而依据该位移大小为合模嵌块30设置限位机构；
D、利用液压缸或其他顶压机构向着模具型腔的方向顶压合模嵌块30，使半固态化的金属边框60尽量的向着陶瓷板50的边缘收缩，确保半固态化的金属边框60无缝的结合在陶瓷板50的周缘，保持上述对合模嵌块30施加的顶压外力；
E、在上述保持对合模嵌块30施加外部顶压力的状态下，利用冷却装置向模具的冷却流道中输送冷媒，快速的冷却上述半固态化的金属边框60，半固态化的金属边框60在快速冷却的过程中，合金内部原子来不及有序排列结晶，从而得到固态的无序结构的非晶合金，最终使金属边框60成型为位于陶瓷板50周缘的非晶合金的金属边框60，脱模后，形成金属边框60与陶瓷板50的一体成型构件。
本发明的上述方法中，为了避免金属边框60在高温环境下被氧化，上述的步骤C、步骤D和步骤E均是在真空环境下进行的，具体的是，在完成步骤B之后，利用外部的抽真空装置将模具型腔中的空气抽走。
上述方法制作的一体成型构件可以用于带有陶瓷背板和金属边框的电子产品，利用陶瓷板50作为手机的背板，其相比于现有的金属手机外壳，不会屏蔽运营商的网络信号，增强手机的wifi信号，同时可实现手机的NFC近场通信、无线充电，此外，外界单晶硅能够实现太阳能充电。
当适用于电子设备时，上述方法在脱模后，还可能需要进行打磨、电镀、氧化等后续工艺处理，由于在上述方法中，采用压制半固态化金属的方式加工金属边框60，使金属边框60的内部结构较为致密，具有更高的强度，从而为打磨、电镀、氧化等表面处理工艺提供良好的基础。
本发明中，金属边框60的材质还优选的采用铝铜合金或铝镍合金或锆合金或钛合金，当然，其他的金属材料只要其能够被用于制作电子产品的金属边框60，都在可选的范围之内。
为了增加结合强度，可以是在陶瓷板50的周缘设置咬合结构，具体的是，可以顺延陶瓷板50的边缘形成凹槽，在挤压时，半固态化的金属边框60受外部挤压力，其内侧表面形成部分嵌入到上述凹槽中的结构；当然，咬合结构也可以是顺延陶瓷板50边缘形成的凸缘，在挤压时，半固态化的金属边框60变形以夹持凸缘。
选用材料时，可以要求金属边框60的热膨胀率大于或者陶瓷板50的热膨胀率，如此，在加热金属边框60时，可有效的控制陶瓷板50的热膨胀，尽量的减少温度对陶瓷板50的影响。作为电子产品的部件，上述的陶瓷板50还可以选用板状的石英石或大理石等耐高温材料替代，也可以选用硼化物、碳化物、氟化物、硅化物、磷化物、硫化物等替代。
本发明中，在进行上述的步骤C之前，还可以在金属边框60和陶瓷板50周缘之间加入一缓冲件，缓冲件为位于陶瓷板50周缘的连续结构；缓冲件可以是一种利于陶瓷板50与金属边框60结合的构件，也可以是一种具有一定弹性的构件，例如，缓冲件可以是65Mn,在将由65Mn形成的缓冲件置于金属边框60和陶瓷板50之间形成一体成型构件后，由于65Mn具有较好的弹性，在电子产品从高出跌落时，金属边框60受到较大的冲击，缓冲件则可用于减缓冲击力，从而有效的保护陶瓷板50。
本发明的方法还适用于其他的金属构件与陶瓷等非透明的非金属构件的结合，无论是何种应用方式，其成型的方法与上述方法步骤大致相同，在这里不做详细的说明。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将不透明的非金属构件置于模具中；
B、在模具中于非金属构件的周缘置入金属构件，该金属构件为一位于非金属构件周缘的连续结构；
C、加热金属构件，使金属构件形成被限定在模具型腔中的半固态化的金属；
D、利用模具挤压半固态化的金属，使该半固态化的金属无缝的结合于非金属构件的周缘；
E、快速冷却位于非金属构件周缘的半固态化的金属，使半固态化的金属成型为无缝结合于非金属构件周缘的非晶金属。
2.如权利要求1所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，金属构件的材质为铝镁合金或铝铜合金或铝镍合金或锆合金或钛合金。
3.如权利要求1所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，非金属构件的周缘设置有咬合结构。
4.如权利要求3所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，咬合结构为顺延非金属构件的边缘形成的凹槽或凸起部。
5.如权利要求1所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，金属构件的热膨胀率大于或者等于非金属构件的热膨胀率。
6.如权利要求1所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，在进行步骤C之前，位于金属构件和非金属构件之间加入一缓冲件，该缓冲件为位于非金属构件周缘的连续结构。
7.如权利要求1所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，非金属构件为陶瓷或石英石或大理石。
8.如权利要求1所述的非金属构件与金属构件的一体成型方法，其特征在于，步骤C、步骤D和步骤E是在真空环境下进行的。
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