CN104946929A - 一种高强度手机外壳 - Google Patents
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Abstract
一种高强度手机外壳，通过对高强度手机外壳的合金成分和制备方法进行改进，使得该高强度手机外壳的刚度、弹性模量和强度等性能得到大幅度提高，满足了手机对于壳体的强度和轻量化等综合性能的要求。
Description
技术领域
本发明属于移动通信领域和合金领域，特别是涉及一种高强度手机外壳的钛合金外壳。
背景技术
目前，手机外壳多采用镁合金、铝合金或塑料制成。但是不管是镁合金、铝合金还是硬质的塑料，其硬度和刚度都不是很理想，使得使用者在使用的过程中容易造成手机弯曲、变形等情况。目前有一些手机采用在手机壳内部使用加强块的方式，但是加强块在强度上满足了需求，但是并不能解决质感问题。目前也有采用钛合金作为手机外壳的，但是考虑成本等因素，要不质感达不到要求，要不强度或刚度达不到要求。因此急需发明一种低成本的情况下，同时满足刚度、质感和轻量化要求的手机外壳。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高强度手机外壳。
具体通过如下技术手段实现：
一种高强度手机外壳，所述高强度手机外壳的材质为钛合金，所述钛合金各合金元素按重量百分比计为：Al：8~12%，Nb：2.8~5.2%，Zr：0.6~1.1%，Mo：2.8~5.2%， Si：0.02~0.06%，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述钛合金在熔炼之后采用精密铸造的方法成型，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）选定并配制粘结剂：将硅溶胶26~32重量份、锆溶胶32~51重量份、正辛醇0.01~0.018重量份和乳胶0.2~0.58重量份混合均匀，采用搅拌机进行搅拌，搅拌时间为20~50min，得到粘结剂；
（2）称取氧化锆15~32重量份、氧化钙10~18重量份，氧化钇2~6重量份，混合均匀，通过破碎机破碎，振动筛分后得到120~150目的均匀粉末；
（3）将步骤（2）得到的粉末与步骤（1）配置得到的粘合剂以1:3~6的质量比混合，在搅拌机中以69~95rmp的速度进行搅拌，搅拌时间为80~150min，然后静置50~80min后得到面层涂料；
（4）按照手机外壳的具体形状，将组好的模组清洗干净后浸入到步骤（3）得到的面层涂料中挂膜，然后将蜡模从面层涂料中提出，带流动静止后，均匀淋撒步骤（2）得到的粉末，干燥6~8小时，重复本步骤2~5次；
（5）按照手机外壳的具体形状制备型壳背层，脱蜡后得到型壳坯；
（6）将型壳坯置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为1100~1200℃，焙烧时间为3~8小时，炉冷后得到型壳；
（7）将熔炼之后的钛合金浇铸到步骤（6）得到的型壳中，凝固后得到手机外壳铸件；
铸件成型后经过切边后形成手机外壳半成品，之后经过退火、时效热处理以及精细化处理，得到手机外壳成品。
作为优选，所述熔炼为真空感应熔炼。
作为优选，步骤（7）中所述浇铸为离心浇铸。
作为优选，步骤（3）中当混合物粘度达到60~110S后，停止搅拌，进入静置步骤。
作为优选，所述钛合金在铸造成半成品之后进行如下热处理步骤：
（1）退火：将铸造成型之后的加强块半成品置入电阻炉中，加热到760~830℃，保温30~60min，然后炉冷到室温；
（2）时效：将退火之后的加强块半成品置入时效炉中，加热至310~330℃，时效处理5~6小时后，缓冷到室温；
（3）精细化处理：将均匀化处理之后的加强块半成品通过铣角操作进行精细化加工，得到手机外壳成品。
本发明的效果在于：
1，通过对钛合金的成分含量进行改进，使得其刚度和弹性模量得到了大幅度改善；
2，通过对钛合金精密铸造的改进，降低了精密铸造成本的情况下，并且结合具体的热处理方式使得钛合金的微观结构产生了改变（即精密铸造方法隐含了特定的结构），从而对其断裂强度、屈服强度都得到了大幅度的改善。
具体实施方式
实施例1
一种高强度手机外壳，所述高强度手机外壳的材质为钛合金，所述钛合金各合金元素按重量百分比计为：Al：9%，Nb：3.6%，Zr：0.9%，Mo：3.6%， Si：0.05%，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述钛合金在熔炼之后采用精密铸造的方法成型，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）选定并配制粘结剂：将硅溶胶30重量份、锆溶胶50重量份、正辛醇0.016重量份和乳胶0.36重量份混合均匀，采用搅拌机进行搅拌，搅拌时间为39min，得到粘结剂；
（2）称取氧化锆21重量份、氧化钙16重量份，氧化钇5重量份，混合均匀，通过破碎机破碎，振动筛分后得到130目的均匀粉末；
（3）将步骤（2）得到的粉末与步骤（1）配置得到的粘合剂以1:3.9的质量比混合，在搅拌机中以82rmp的速度进行搅拌，搅拌时间为110min，然后静置62min后得到面层涂料；
（4）按照手机外壳的具体形状，将组好的模组清洗干净后浸入到步骤（3）得到的面层涂料中挂膜，然后将蜡模从面层涂料中提出，待流动静止后，均匀淋撒步骤（2）得到的粉末，干燥6.9小时，重复本步骤3次；
（5）按照手机外壳的具体形状制备型壳背层，脱蜡后得到型壳坯；
（6）将型壳坯置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为1168℃，焙烧时间为5小时，炉冷后得到型壳；
（7）将熔炼之后的钛合金浇铸到步骤（6）得到的型壳中，凝固后得到手机外壳铸件；
铸件成型后经过切边后形成手机外壳半成品，之后经过退火、时效热处理以及精细化处理，得到手机外壳成品。
通过测量，手机外壳的弹性模量为60GPa，屈服强度为682MPa，伸长率为18%，断面收缩率为51%。
实施例2
一种高强度手机外壳，所述高强度手机外壳的材质为钛合金，所述钛合金各合金元素按重量百分比计为：Al：10%，Nb：5.0%，Zr：1.0%，Mo：5.0%， Si：0.05%，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述钛合金在熔炼之后采用精密铸造的方法成型，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）选定并配制粘结剂：将硅溶胶31重量份、锆溶胶50重量份、正辛醇0.06重量份和乳胶0.51重量份混合均匀，采用搅拌机进行搅拌，搅拌时间为46min，得到粘结剂；
（2）称取氧化锆31重量份、氧化钙16重量份，氧化钇5重量份，混合均匀，通过破碎机破碎，振动筛分后得到146目的均匀粉末；
（3）将步骤（2）得到的粉末与步骤（1）配置得到的粘合剂以1:5的质量比混合，在搅拌机中以86rmp的速度进行搅拌，搅拌时间为136min，然后静置60min后得到面层涂料；
（4）按照手机外壳的具体形状，将组好的模组清洗干净后浸入到步骤（3）得到的面层涂料中挂膜，然后将蜡模从面层涂料中提出，待流动静止后，均匀淋撒步骤（2）得到的粉末，干燥7.2小时，重复本步骤3次；
（5）按照手机外壳的具体形状制备型壳背层，脱蜡后得到型壳坯；
（6）将型壳坯置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为1182℃，焙烧时间为5小时，炉冷后得到型壳；
（7）将熔炼之后的钛合金离心浇铸到步骤（6）得到的型壳中，凝固后得到手机外壳铸件；
铸件成型后经过切边后形成手机外壳半成品，之后进行如下热处理步骤：
（8）退火：将铸造成型之后的加强块半成品置入电阻炉中，加热到810℃，保温51min，然后炉冷到室温；
（9）时效：将退火之后的加强块半成品置入时效炉中，加热至320℃，时效处理5.2小时后，缓冷到室温；
（10）精细化处理：将均匀化处理之后的加强块半成品通过铣角操作进行精细化加工，得到手机外壳成品。
通过测量，手机外壳的弹性模量为61GPa，屈服强度为698MPa，伸长率为19%，断面收缩率为55%。
Claims (4)
1.一种高强度手机外壳，其特征在于，所述高强度手机外壳的材质为钛合金，所述钛合金各合金元素按重量百分比计为：Al：8~12%，Nb：2.8~5.2%，Zr：0.6~1.1%，Mo：2.8~5.2%， Si：0.02~0.06%，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述钛合金在熔炼之后采用精密铸造的方法成型，所述精密铸造包括如下步骤：
（1）选定并配制粘结剂：将硅溶胶26~32重量份、锆溶胶32~51重量份、正辛醇0.01~0.018重量份和乳胶0.2~0.58重量份混合均匀，采用搅拌机进行搅拌，搅拌时间为20~50min，得到粘结剂；
（2）称取氧化锆15~32重量份、氧化钙10~18重量份，氧化钇2~6重量份，混合均匀，通过破碎机破碎，振动筛分后得到120~150目的均匀粉末；
（3）将步骤（2）得到的粉末与步骤（1）配置得到的粘合剂以1:3~6的质量比混合，在搅拌机中以69~95rmp的速度进行搅拌，搅拌时间为80~150min，然后静置50~80min后得到面层涂料；
（4）按照手机外壳的具体形状，将组好的模组清洗干净后浸入到步骤（3）得到的面层涂料中挂膜，然后将蜡模从面层涂料中提出，待流动静止后，均匀淋撒步骤（2）得到的粉末，干燥6~8小时，重复本步骤2~5次；
（5）按照手机外壳的具体形状制备型壳背层，脱蜡后得到型壳坯；
（6）将型壳坯置入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为1100~1200℃，焙烧时间为3~8小时，炉冷后得到型壳；
（7）将熔炼之后的钛合金浇铸到步骤（6）得到的型壳中，凝固后得到手机外壳铸件；
铸件成型后经过切边后形成手机外壳半成品，之后经过退火、时效热处理以及精细化处理，得到手机外壳成品。
2.根据权利要求1所述的高强度手机外壳，其特征在于，所述熔炼为真空感应熔炼。
3.根据权利要求1所述的高强度手机外壳，其特征在于，步骤（7）中所述所述浇铸为离心浇铸。
4.根据权利要求1或2所述的高强度手机外壳，其特征在于，步骤（3）中当混合物粘度达到60~110S后，停止搅拌，进入静置步骤。
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