CN105112741B - 一种用于电子产品外壳的铝合金材料及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电子产品外壳的铝合金材料，包括按质量百分比计的如下成分：Al 70～80％、Si 20～25％、Zn 5～7％,SiC 0.5～0.8％、Al2O3 2～4.5％。一种使用所述的铝合金材料制作电子产品外壳的方法，包括以下步骤：1)将所述铝合金材料的所述成分按照其质量百分比混合均匀；2)将混合后的金属原料在熔炼炉中熔炼成液状；3)采用喷射成型的方式使液状材料成型为铝合金；4)将喷射成型的铝合金通过热挤压成板材；5)将板材加工成手机外壳形状。还公开了用该铝合金材料及上述制作方法制作的电子产品外壳。本发明能够大大改善手机等金属外壳在抗摔、耐弯曲、耐高温、防划花等方面的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子产品外壳的铝合金材料及制作方法。
背景技术
手机及智能穿戴设备采用金属铝和不锈钢作为外框材料是3C行业的趋势，目前来说，没有更好的材料可以替代金属用于手机外框。但是传统铝材、不锈钢等金属材料的耐磨性不佳，容易刮花划伤及热变形。
目前智能手机的边框材料主要以6系铝合金，强度、硬度低，抗跌落性差，容易出现刮伤、磨痕、凹坑、裂纹等缺陷，且在高温下容易软化变形。传统的手机边框加工方式为铝材挤出成型后，采用CNC加工，模内注塑等工艺将金属与塑料结合起来，实现手机边框的制作。这些铝材经过高温处理或者挤压后易出现变形弯曲，即影响产品的美观，同时造成产品良率过低。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于电子产品外壳的铝合金材料及制作方法，以及用该铝合金材料及上述制作方法制作的电子产品外壳。使用该铝合金材料制作手机外壳，使手机在使用过程不容易变形、断裂，且由于高温热稳定性良好，也非常有利于外壳型材的制作。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于电子产品外壳的铝合金材料，包括按质量百分比计的如下成分：Al 70～80％、Si 20～25％、Zn 5～7％,SiC 0.5～0.8％、Al2O3 2～4.5％。
进一步地：
包括按质量百分比计的如下成分：Al 70％、Si 20％、Zn 7％,SiC 0.8％、Al2O32.2％。
包括按质量百分比计的如下成分：Al 68％、Si 23％、Zn 6％,SiC 0.5％、Al2O32.5％。
一种使用所述的铝合金材料制作电子产品外壳的方法，包括以下步骤：
1)将所述铝合金材料的所述成分按照其质量百分比混合均匀；
2)将混合后的金属原料在熔炼炉中熔炼成液状；
3)采用喷射成型的方式使液状材料成型为铝合金；
4)将喷射成型的铝合金通过热挤压成板材；
5)将板材加工成手机外壳形状。
进一步地：
所述铝合金材料包括按质量百分比计的如下成分：Al 70％、Si 20％、Zn 7％,SiC0.8％、Al2O3 2.2％，步骤2)中，将混合后的金属原料在熔炼炉中以600℃的温度熔炼成液状；或者，所述铝合金材料包括按质量百分比计的如下成分：Al 68％、Si 23％、Zn 6％,SiC0.5％、Al2O3 2.5％，步骤2)中，将混合后的金属原料在熔炼炉中以700℃的温度熔炼成液状。
步骤3)中，用高压惰性气体将合金液流雾化成小溶滴，在高速气流下飞行并冷却，在尚未完全凝固前沉积而形成铝合金块材。
还包括以下步骤：
6)通过真空热喷涂在表面涂覆一层陶瓷复合材料，所述陶瓷复合材料包括按质量百分比计的如下成分：TiO2 50～60％、Al2O3 20～30％、ZrO2 5～8％，Y2O3 0.5-0.6％、Cr2B0.8-1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％。
所述陶瓷复合材料是经高能球磨和纳米砂磨后所得到的粒径细至500-800nm的粉料，优选地，包括按质量百分比计的如下成分：TiO2 58.0～60.0％、Al2O3 20.0～25.0％、ZrO2 4.0～6.0％，Y2O3 0.5～1.0％、Cr2B 0.8～1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％；或者TiO2 50.0～55.0％、Al2O3 25.0～30.0％、ZrO2 6.0～8.0％，Y2O3 0.5～1.0％、Cr2B 0.8～1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％。
一种电子产品外壳，包括以所述的铝合金材料制作的金属壳体。
一种电子产品外壳，通过所述的方法制成。
本发明的有益效果：
经过大量研究和实验，本发明提出了一种特别适合作为手机外壳(如边框)用的铝合金材料，能够大大改善现有的手机金属外壳的性能。用本发明的铝合金材料制作铝合金手机外壳，使手机在使用过程不容易变形断裂，高温热稳定性良好。高强度、高硬度，抗跌落性好，耐磨性强，不容易出现刮伤、磨痕、凹坑、裂纹等缺陷，能够保持产品的美观，且在高温下也不会软化变形，用本材料制作外壳产品的工艺也能够获得很高的产品良率，有效降低制作成本，提高制作效率。
附图说明
图1为本发明一种实施例制作电子产品外壳的流程图；
图2为本发明另一种实施例制作电子产品外壳的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中，一种用于电子产品外壳的铝合金材料，包括按质量百分比计的如下成分：Al 70～80％、Si 20～25％、Zn 5～7％,SiC 0.5～0.8％、Al2O3 2～4.5％。
参阅图1，在一种实施例中，一种使用所述的铝合金材料制作电子产品外壳的方法，包括以下步骤：
1)将金属原料按照所需的配比混合均匀，其中包括按质量百分比计的如下成分：Al 70～80％、Si 20～25％、Zn 5～7％,SiC 0.5～0.8％、Al2O3 2～4.5％；
2)将以上混合的金属原料在熔炼炉中熔炼成液状；
3)将液状材料采用喷射成型的方式成型；
4)喷射成型后的铝合金通过热挤压成板材；
5)加工成板材后，再经CNC加工成手机外壳形状；
参阅图2，在优选的实施例中，该方法还包括以下步骤：
6)将以上过程准备好的铝材通过真空热喷涂在表面涂覆一层陶瓷复合材料。真空热喷涂可以为真空等离子热喷涂。优选地，所述陶瓷涂层的厚度为0.1-1.0mm。在优选的实施例中，将制备好的陶瓷复合粉料装进真空热喷涂机中，通过真空热喷涂，陶瓷粉在压缩气体的推动下附着在铝合金表面，熔融冶金结合，即可形成一层致密的陶瓷涂层，增强铝合金表面硬度的同时提升表面装饰效果。
实施例1
1.将金属原料按照Al 70％、Si 20％、Zn 7％,SiC 0.8％、Al2O3 2.2％的质量配比混合均匀；
2.将以上混合的几种金属原料在熔炼炉中760℃熔炼成液状；
3.将以上铝合金采用喷射成型的方式成型块材，喷射成型是用高压惰性气体将合金液流雾化成小溶滴，在高速气流下飞行并冷却，在尚未完全凝固前沉积而形成铝合金块材坯件；
4.将以上制备的块材通过热挤压成板材；
5.加工成板材后，再经CNC加工成手机外壳形状；
6.将以上过程准备好的铝材通过真空热喷涂在表面涂覆一层陶瓷复合材料，经表面抛光后表面光亮度良好。
经过实验测试，通过以上方法制备的铝合金外壳具有以下性能：
硬度HV≥300：
抗拉强度≥850MPa。
实施例2
1.将金属原料按照Al 68％、Si 23％、Zn 6％,SiC 0.5％、Al2O3 2.5％的质量配比混合均匀；
2.将以上混合的几种金属原料在熔炼炉中760℃熔炼成液状；
3.将以上铝合金采用喷射成型的方式成型块材，喷射成型是用高压惰性气体将合金液流雾化成小溶滴，在高速气流下飞行并冷却，在尚未完全凝固前沉积而形成铝合金块材坯件；
4.将以上制备的块材通过热挤压成板材；
5.加工成板材后，再经CNC加工成手机外壳形状；
6.将以上过程准备好的铝材通过真空热喷涂在表面涂覆一层陶瓷复合材料，经表面抛光后表面光亮度良好。
经过实验测试，通过以上方法制备的铝合金外壳具有以下性能：
硬度HV≥320：
抗拉强度≥810MPa。
在进一步的实施例中，本发明在步骤6)中使用的陶瓷复合材料，其包括按质量百分比计的如下成分：TiO2 50～60％、Al2O3 20～30％、ZrO2 5～8％，Y2O3 0.5-0.6％、Cr2B0.8-1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％。
在更优选的实施例中，所述陶瓷复合材料是经高能球磨和纳米砂磨后所得到的粒径细至500-800nm的粉料。
参阅图2，在一种实施例中，金属表面热喷涂用陶瓷复合材料的制作方法包括以下步骤：
1)准备陶瓷成分原料，包括按质量百分比计的如下成分：TiO2 50～60％、Al2O3 20～30％、ZrO2 5～8％，Y2O3 0.5-0.6％、Cr2B 0.8-1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％；
2)将所述陶瓷成分原料经高能球磨制备成含有复合粉体的陶瓷浆料；
3)将所述复合粉体用纳米砂磨机分散球磨；
4)将经球磨后的陶瓷料浆中的水分蒸发掉，制备成干燥的陶瓷复合粉体。
在优选的实施例中，步骤2)中，将所述陶瓷成分原料在高能球磨机中混合球磨20-24h,更优选地，加入去离子水进行球磨；步骤3)中，将所述复合粉体在纳米砂磨机中研磨20-24h，使所述复合粉体中粒径细至500-800nm；步骤4)中，通过喷雾干燥机蒸发去除陶瓷料浆中的水分，其中喷雾干燥机进口温度为250-280℃，出口温度为80-100℃。
实例1
1.按照质量百分比称取TiO2 58.0～60.0％、Al2O3 20.0～25.0％、ZrO2 4.0～6.0％，Y2O3 0.5～1.0％、Cr2B 0.8～1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％等陶瓷粉末原料；
2.将以上陶瓷粉末原料，粒径提供的陶瓷粉末原料粒径为1-3μm，经过高能球磨、纳米砂磨后将粉料的粒径磨细至500-800nm；
3.将以上制备的陶瓷浆料在喷雾干燥机中将其中的水分蒸发，其中进口温度设定为280℃，出口温度设定为80℃；
4.将采用此方法制备的陶瓷粉末在真空热喷涂机中，经过高温熔化后，在压缩气体的推动下喷射附着在铝合金基材的表面，形成厚度为0.1-1.0mm的高硬度高强度的陶瓷涂层。
5.将此涂层采用抛光机抛光后即可获得具有很好镜面效果的陶瓷涂层。
经实验测试，通过以上工艺制备的陶瓷涂层性能如下：
致密性99.5％；
表面硬度HRA达到85以上；
涂层表面附着力≥70MPa；
表面抛光后有很好的镜面效果。
实例2
1.按照质量百分比称取TiO2 50.0～55.0％、Al2O3 25.0～30.0％、ZrO2 6.0～8.0％，Y2O3 0.5～1.0％、Cr2B 0.8～1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％等陶瓷粉末原料。
2.将以上陶瓷粉末原料，粒径提供的陶瓷粉末原料粒径为1-3μm，经过高能球磨、纳米砂磨后将粉料的粒径磨细至500-800nm。
3.将以上制备的陶瓷浆料在喷雾干燥机中将其中的水分蒸发，其中进口温度设定为260℃，出口温度设定为100℃。
4.将采用此方法制备的陶瓷粉末在真空热喷涂机中，经过高温熔化后，在压缩气体的推动下喷射附着在铝合金基材的表面，形成厚度为0.1-1.0mm的高硬度高强度的陶瓷涂层。
5.将此涂层采用抛光机抛光后即可获得具有很好镜面效果的陶瓷涂层。
经实验测试，通过以上工艺制备的陶瓷涂层性能如下：
致密性99.2％；
表面硬度HRA达到85以上；
涂层表面附着力≥70MPa；
表面抛光后有很好的镜面效果。
通过采用上述实施例的陶瓷复合材料，针对铝合金、不锈钢等金属材料的耐磨性不佳，容易刮花划伤，且外观效果难以与蓝宝石、陶瓷底盖高档装饰材料相匹配，本发明的实施例在铝合金表面涂覆一层陶瓷层，能够很好解决这些问题。在铝基材等表面涂覆本发明高硬度、耐刮伤的陶瓷涂层，即可达到美观的效果又能增加表面硬度，其在手机上的应用上具有广阔的前景。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种使用铝合金材料制作电子产品外壳的方法，所述铝合金材料包括按质量百分比计的如下成分：Al 70％或68％、Si 20～25％、Zn 5～7％、SiC 0.5～0.8％、Al2O3 2～4.5％，其特征在于，包括以下步骤：
1)将所述铝合金材料的所述成分按照其质量百分比混合均匀；
2)将混合后的金属原料在熔炼炉中熔炼成液状；
3)采用喷射成型的方式使液状材料成型为铝合金；
4)将喷射成型的铝合金通过热挤压成板材；
5)将板材加工成手机外壳形状；
6)通过真空热喷涂在表面涂覆一层陶瓷复合材料，所述陶瓷复合材料包括按质量百分比计的如下成分：TiO2 50～60％、Al2O3 20～30％、ZrO2 5～8％、Y2O3 0.5-0.6％、Cr2B0.8-1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝合金材料包括按质量百分比计的如下成分：Al 70％、Si 20％、Zn 7％、SiC 0.8％、Al2O3 2.2％，步骤2)中，将混合后的金属原料在熔炼炉中以600℃的温度熔炼成液状；或者，所述铝合金材料包括按质量百分比计的如下成分：Al 68％、Si 23％、Zn 6％、SiC 0.5％、Al2O3 2.5％，步骤2)中，将混合后的金属原料在熔炼炉中以700℃的温度熔炼成液状。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，用高压惰性气体将合金液流雾化成小溶滴，在高速气流下飞行并冷却，在尚未完全凝固前沉积而形成铝合金块材。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷复合材料是经高能球磨和纳米砂磨后所得到的粒径细至500-800nm的粉料，优选地，包括按质量百分比计的如下成分：TiO258.0～60.0％、Al2O3 20.0～25.0％、ZrO2 5.0～6.0％、Y2O3 0.5～0.6％、Cr2B 0.8～1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％；或者TiO2 50.0～55.0％、Al2O3 25.0～30.0％、ZrO26.0～8.0％、Y2O3 0.5～0.6％、Cr2B 0.8～1.0％、Ni 8～10％、Mo 0.8～1.0％。
5.一种电子产品外壳，其特征在于，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的方法制成。
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