CN105522280B

CN105522280B - 一种通讯设备金属外壳的制备方法

Info

Publication number: CN105522280B
Application number: CN201410834677.5A
Authority: CN
Inventors: 赵桂网; 李孔林; 郭丽芬; 董明杰
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN105522280A; WO2016101874A1

Abstract

本发明公开了一种通讯设备金属外壳的制备方法以及通过该方法得到的通讯设备金属外壳。本发明的通讯设备金属外壳的制备方法包括：1)提供金属壳体，所述金属壳体包括金属基体和附着在所述金属基体内表面上的塑料支撑层；2)通过激光刻蚀在金属基体上形成一条以上的狭缝，所述狭缝贯穿所述金属基体且不贯穿所述塑料支撑层；3)在金属基体外表面形成装饰层。根据本发明，能够在具有塑料支撑层的金属壳体上高精度地加工表面平滑无毛刺的狭缝，且在狭缝加工、表面装饰过程中金属壳体和狭缝不发生变形，从而能够保证金属外壳外观上的平整一致性。

Description

一种通讯设备金属外壳的制备方法

技术领域

本发明涉及一种通讯设备金属外壳的制备方法。

背景技术

随着金属加工技术的发展，手机、平板电脑等移动通信设备，越来越倾向选用金属外壳，尤其是大面积的金属外壳，但是电磁波不能穿透金属，为了达到良好的电信号效果，采用金属外壳时需要在外壳上加工单条或多条狭缝，并将天线设计在狭缝处。

现有的加工狭缝的方法主要有两种，第一种是传统的机械加工狭缝的方式，如砂轮切割、CNC(数控机床)等，这种加工方式精度低，达不到我们所要求的缝宽，且在这种切割方式下，刀片/钻头等以高速运转的方式接触加工工件，会对工件产生机械应力，容易造成产品变形，降低整体的机械强度。第二种是采用激光切割的方法，由于激光过程中同轴吹气的作用，导致金属熔渣在金属基材的下表面生成，导致必须选择先切割后注塑工艺顺序，否则熔渣会与下层塑胶结合，造成狭缝区域重新导通，影响电磁波的通过。若采用先切割后注塑的工艺，切割后的金属基材强度较低，注塑后易变形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种通讯设备金属外壳的制备方法，该方法能够在具有塑料支撑层的金属壳体上高精度地加工表面平滑无毛刺的狭缝，且在狭缝加工、表面装饰过程中金属壳体和狭缝不发生变形，从而能够保证金属外壳外观上的平整一致性。

为了实现上述目的，本发明提供一种通讯设备金属外壳的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

1)提供金属壳体，所述金属壳体包括金属基体和附着在所述金属基体内表面上的塑料支撑层；

2)通过激光刻蚀在金属基体上形成一条以上的狭缝，所述狭缝贯穿所述金属基体且不贯穿所述塑料支撑层；

3)在金属基体外表面形成装饰层。

本发明还提供通过上述方法制备得到的通讯设备金属外壳。

根据本发明的通讯设备金属外壳的制备方法，该方法采用激光刻蚀的方式，可在具有塑料支撑层的金属壳体上加工单条或者多条表面光滑无毛刺的狭缝，所得到的狭缝宽度极窄，只有微米级别，且得到的狭缝不导通，后续可通过表面平整的装饰层的覆盖，实现外壳狭缝处肉眼不可见，从而使该外壳外观呈现为全金属质感。同时又因为狭缝处为非金属材质，将电子通讯设备天线设计在狭缝处，可使电磁波通过，不会屏蔽天线辐射。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的通讯设备金属外壳的制备方法包括以下步骤：

3)在金属基体外表面形成装饰层。

在本发明中，所述通讯设备例如可以为：手机、平板电脑、笔记本电脑或蓝牙耳机等。

本发明中，所述金属壳体的内表面定义为将其用于通讯设备中时，金属壳体朝向通讯设备内部的表面。可以理解的是，金属壳体的外表面定义为将其用于通讯设备中时，金属壳体朝向外界的表面。另外，用于制备金属外壳的金属基体的内外表面也适用于上述定义。

在本发明中，激光刻蚀是指：通过光能将所加工的物质挥发或化学物理变化从上方一层一层剥离。

在本发明中，所述金属基体的材质可以为本领域通常用于通讯设备的各种金属，例如可以为铝合金、不锈钢、镁合金或钛合金等。

根据本发明，所述金属基体的厚度以及所述塑料支撑层的厚度没有特别的限定，本领域技术人员可以根据具体的通讯设备适当地进行选择。例如所述金属基体的厚度可以为0.1-0.6mm，优选为0.2-0.5mm；所述塑料支撑层的厚度可以为0.1-2mm，优选为0.4-1.2mm。

作为本发明的金属壳体可以通过购买或自行加工得到。自行加工得到时，可以通过在金属基体内表面上注塑树脂而得到。

根据本发明，所述注塑树脂的方法可采用常规的注塑成型方法和条件，例如，注塑的条件可以包括：射压1600-2400bar，保压800-1400bar，使用油温机时上下模温为80-150℃，射出时间为0.5-2s。

上述注塑时采用的材料可以为本领域常规使用的树脂，例如可选自聚乙烯、聚丙烯、聚缩醛、聚苯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇之、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚镁、聚碳酸酯、聚酰胺和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。

为了进一步提高得到的金属壳体的力学强度，优选情况下，注塑时采用的材料为树脂与玻璃纤维的混合物。更优选情况下，上述混合物中，所述树脂选自聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种；以所述混合物的重量为基准，所述玻璃纤维的含量为1-50重量％。

根据本发明，需要在所述金属壳体的金属基体上形成一条以上的狭缝。所述狭缝可有效的保证天线与外界的信号传输，实现通讯。

对于上述狭缝，狭缝宽度可以为5-100μm，优选为25-5μm；狭缝长度可以为0.1-500mm，优选为10-150mm；相邻两条缝隙之间的间距可以为0.1-10mm，优选为0.3-1.6mm。

另外，狭缝的条数和形状没有特别的限定，只要能够实现通讯即可。例如狭缝的条数可以为1-200条，优选为5-50条；狭缝的形状可以为直线形、曲线形、方波线形或锯齿线形，优选为直线形。

并且，对于上述缝隙的具体宽度、间距、长度、条数和形状，本领域技术人员可通过实际需要实现的通讯信号类别及频率等条件在上述范围内进行调整，具体调整方法是本领域公知的，在本发明中不再赘述。

根据本发明，通过激光刻蚀在金属基体上形成一条以上的狭缝，所述狭缝贯穿所述金属基体且不贯穿所述塑料支撑层。通过激光刻蚀将金属基体完全打通，塑料支撑层不通透，可使所述金属外壳表面的狭缝具有非通透性，并且能够保证通讯。此外，通过在所述塑料支撑层的支撑下对所述金属基体进行狭缝加工，能够防止加工过程中狭缝发生变形。

此外，本领域技术人员能够理解的是：在本发明的步骤2)中，其目的是在所述金属基体上形成贯穿的狭缝，而并不需要在所述塑料支撑层上形成狭缝，但在实际操作中，会存在在所述塑料支撑层的一部分上形成沟槽的情况，但只要保证所述塑料支撑层为非通透即可实现本发明的效果。

在本发明中，在所述塑料支撑层的一部分上形成的沟槽的截面形状可以为倒锥形、弧形、矩形和倒梯形中的一种或多种。

根据本发明，所述激光可以为红外激光、可见光激光或紫外激光。优选所述激光为红外激光、绿外激光或紫外激光。更优选地，所述激光的波长为1064nm、532nm或355nm。

根据本发明，所述激光刻蚀的条件只要能够保证得到上述尺寸的狭缝即可。优选的情况下，所述激光刻蚀的条件为：加工功率为2-150W，加工速度为20-3000mm/s，频率为1-80kHz；更优选地，所述激光刻蚀的条件为：加工功率为5-50W，加工速度为50-500mm/s，频率为20-60kHz；进一步优选地，所述激光刻蚀的条件为：加工功率为5-18W，加工速度为50-60mm/s，频率为20-60kHz。

根据本发明，为了提高金属外壳的美观程度，需要在金属基体外表面形成装饰层。所述装饰层可以采用本领域的常规方法和条件进行，例如可以通过电泳、微弧氧化、阳极氧化、硬质阳极和喷涂中的一种或多种形成所述装饰层。

对于上述装饰层的厚度可在较大范围内变动，优选情况下，所述装饰层的厚度为5-60μm。装饰层可以为现有的各种电子产品外壳装饰层，例如可以为氧化铝层、环氧树脂涂层、丙烯酸树脂涂层中的一种。

本发明中，可采用阳极氧化方法形成所述装饰层，所述阳极氧化条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：以浓度为150-210g/L的硫酸作为槽液，电压为10-15V，电流密度为1-2A/dm²，温度为10-22℃，阳极氧化时间为20-60min，封孔槽液(成分例如为NiSO₄水溶液)浓度为1-10g/L，封孔温度为50-95℃，封孔时间为10-50min。通过上述阳极氧化方法形成的装饰层厚度通常为10-30μm。

或者，也可通过微弧氧化方法形成所述装饰层，所述微弧氧化条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：pH为6-12，电压为0-800V，电流密度为1-10A/dm²，温度为15-60℃，时间为10-60min，封孔槽液为水，封孔温度为70-90℃，封孔时间为1-10min。通过上述微弧氧化方法形成的装饰层厚度通常为10-50μm。

或者，通过电泳形成所述装饰层，所述电泳条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：阴极电泳：电压为20-60V，pH为4-6，温度为15-30℃，时间为20-60s；阳极电泳：电压为40-100V，pH为6-8，温度为15-30℃，时间为40-90s；烘烤温度为120-200℃，烘烤时间为30-60min。通过上述电泳方法形成的装饰层厚度通常为5-35μm。

或者，通过喷涂形成所述装饰层，所述喷涂条件可以本领域所公知的条件，例如可以为：静电高压：60-90kV；静电电流：10-20μA；流速压力：0.3-0.55Mpa；雾化压力：0.33-0.45Mpa；输送速度：4.5-5.5m/min；固化温度：150-220℃；固化时间：20-120min。

本发明还提供通过上述方法制备得到的通讯设备金属外壳。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

1)注塑

将铝合金(购于东莞市港祥金属材料有限公司，牌号为6063，厚度为0.4mm)切割为15mmx80mm的尺寸作为金属基体。对上述金属基体进行除油、水洗处理除去表面污迹和油渍，之后在80℃烘干20min，得到清洗烘干后的金属基体A11。

将上述金属基体A11放入模具中，采用聚苯硫醚树脂进行注塑。注塑条件为：射压1800bar，保压1000bar，使用油温机时上下模温为100℃，射出时间为1.5s，形成塑料支撑层(厚度为1.0mm)，从而得到带有塑料支撑层的金属壳体A12。

2)通过激光刻蚀形成狭缝

采用红外激光器(华工激光生产的型号为LSF20激光器，波长1064nm)在金属壳体A12上加工狭缝。所述狭缝宽度为50μm，加工条数为6条，狭缝的长度为10mm，狭缝间距为0.6mm。激光加工的功率为18W，速度为50mm/s，频率为20kHz。得到金属壳体A13。得到的狭缝表面光滑无毛刺，通过Fluke 175True RMS万用表测定狭缝导电性能，其结果为6条全不导通。

3)采用阳极氧化方法形成表面装饰层

将上述金属壳体A13进行碱蚀、水洗、酸洗、水洗处理，之后浸入盛有浓度为180g/L的H₂SO₄水溶液的电解槽中，以金属基体A13作为阳极，不锈钢板作为阴极，在电压为15V，电流密度为1A/dm²、温度为19℃的条件下阳极氧化40min，完成阳极氧化后取出并超声波清洗干净，避免缝隙内藏酸影响后续着色。此时，缝隙完全被装饰层填充覆盖，肉眼不可见。

将上述经过阳极氧化的金属壳体A13浸入酸性染液(购自奥野制业工业株式会社，染料型号为TAC BLACK-SLH)中染色10min，该酸性染液浓度为5g/L，PH值为5.5，所述染液的温度为50℃，完成后取出并清洗干净。

然后在封孔剂(NiSO₄水溶液，浓度为10g/L)中浸渍20min，温度为95℃，完成封孔后用90℃的纯水清洗干净，并在60℃条件下烘烤15min。得到厚度为20μm的装饰层。最终得到具有表面平整装饰层的通讯设备金属外壳A14。

实施例2

1)注塑

按照实施例1步骤1)的方法得到金属壳体A22。

2)通过激光刻蚀形成狭缝

采用绿外激光器(华工激光生产的型号为LSG7EI激光器，波长532nm)在金属壳体A22上加工狭缝。所述狭缝宽度为30μm，加工条数为6条，狭缝的长度为10mm，狭缝间距为0.6mm。激光加工的功率为7W，速度为60mm/s，频率为60kHz。得到金属壳体A23。得到的狭缝表面光滑无毛刺，通过Fluke 175True RMS万用表测定狭缝导电性能，其结果为6条全不导通。

3)采用微弧氧化方法形成表面装饰涂层。

将金属壳体A23进行脱脂处理，之后浸入微弧氧化电解液(成分与组成为：六偏磷酸钠40g/L，硅酸钠8g/L，偏钒酸铵12g/L)中，以该金属壳体A23作为阳极，不锈钢板作为阴极，在电压为0-600V，电流密度为5A/dm2，温度为25℃的条件下微弧氧化40min，完成后取出用纯水清洗干净。得到微弧氧化后的金属壳体A23。此时，狭缝完全被微弧氧化膜填充覆盖，表面狭缝无手感。

将上述微弧氧化后的金属壳体A23浸入温度为85℃的热纯水中封闭5min，然后取出吹干。得到具有35μm厚度的表面平整装饰层的通讯设备金属外壳A24。

实施例3

1)注塑

按照实施例1步骤1)的方法得到金属壳体A32。

2)通过激光刻蚀形成狭缝

采用紫外激光器(华工激光生产的型号为LSU3EI激光器，波长355nm)在金属壳体A32上加工狭缝。所述狭缝宽度为25μm，加工条数为6条，狭缝的长度为10mm，狭缝间距为0.6mm。激光加工的功率为5W，速度为50mm/s，频率为20kHz。得到金属壳体A33。得到的狭缝表面光滑无毛刺，通过Fluke 175True RMS万用表测定狭缝导电性能，其结果为6条全不导通。

3)采用电泳方法形成表面装饰层

将金属壳体A33进行碱蚀、水洗、酸洗和水洗处理，之后作为阴极放入电泳漆(将丙烯酸树脂(购于清水株式会社)以胶体形式溶解在水中而得到，丙烯酸树脂的含量为10重量％)中，在阴极电泳漆pH为4.5，温度为23℃，电压为35V的条件下，电泳120s，表面形成电泳涂层。之后，将上述基材放入清水中浸洗120s，去除涂层表面残液。得到电泳涂装后的金属外壳。此时，缝隙完全被电泳涂层覆盖，表面缝隙肉眼不可见。最后，将上述基材放入温度为175℃的烘箱中，烘烤50min，经过烘烤固化后，得到具有30μm厚度的表面平整的电泳涂层的通讯设备金属外壳A34。

对比例1

按照实施例1的方法进行，不同的是，步骤2)为：采用光纤激光切割机(华工激光生产的型号为LCF200CI激光器，波长1080nm)在金属壳体A12加工狭缝。所述狭缝宽度为30μm，加工条数为6条，缝的长度为10mm，狭缝间距为0.6mm。激光加工的功率为60W，速度为10mm/s，频率为1.5kHz。得到金属壳体D13。得到的狭缝表面光滑无毛刺，通过Fluke 175True RMS万用表测定狭缝导电性能，其结果为6条全都导通。此外，最终得到的通讯设备金属外壳D14具有表面平整装饰层。

对比例2

按照实施例1的方法进行，不同的是，步骤2)为：采用CNC设备(力劲机械的型号为TC-510的CNC设备)在金属壳体A12加工狭缝，加工转速2000r/min，加工走速500mm/min，加工次数40次。所述狭缝宽度为0.4mm，加工条数为6条，狭缝的长度为10mm，狭缝间距为0.6mm。得到金属壳体D23。得到的狭缝表面有轻微的金属残渣卷边，后续需要稍做打磨，去除卷边，通过Fluke 175True RMS万用表测定狭缝导电性能，其结果为6条全不导通。此外，最终得到通讯设备金属外壳D24，该通讯设备金属外壳D24虽然经过了表面装饰，但狭缝还是明显可见。

通过上述实施例和对比例可知，通过本发明的方法，采用激光刻蚀能够直接在具有塑料支撑层的金属壳体上加工狭缝，且加工得到的狭缝全部不导通，并且得到的金属外壳的装饰层平整，没有凹凸不平。相对于此，在对比例1中，通过激光切割加工的样品，虽然缝宽也可以达到30μm，但是测试导通性后发现全都是导通的，应该是金属残渣被吹到狭缝底部无法排出。在对比例2中，通过CNC加工的样品，需加工多次方可成功，而且由于刀头太细造成刀具使用寿命很短，加工尺寸达到0.4mm，精度很低。

另外，在实施例3中，通过紫外激光器刻蚀的样品，由于有更小的光斑，能够加工的狭缝宽度更小的狭缝。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种通讯设备金属外壳的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3)在金属基体外表面形成装饰层；

其中，所述狭缝宽度为5-100μm。

2.根据权利要求1所述的金属外壳的制备方法，其中，步骤1)包括：在金属基体内表面上注塑树脂，形成所述塑料支撑层。

3.根据权利要求1所述的金属外壳的制备方法，其中，所述狭缝宽度为25-50μm。

4.根据权利要求1所述的金属外壳的制备方法，其中，所述狭缝长度为0.1-500mm，相邻两条狭缝之间的间距为0.1-10mm。

5.根据权利要求4所述的金属外壳的制备方法，其中，所述狭缝长度为10-500mm，相邻两条狭缝之间的间距为0.3-1.6mm。

6.根据权利要求1所述的金属外壳的制备方法，其中，步骤2)中，所述激光刻蚀的条件为：加工功率为2-150W，加工速度为20-3000mm/s，频率为1-80kHz。

7.根据权利要求6所述的金属外壳的制备方法，其中，步骤2)中，所述激光刻蚀的条件为：加工功率为5-50W，加工速度为50-500mm/s，频率为20-60kHz。

8.根据权利要求1或7所述的金属外壳的制备方法，其中，所述激光为红外激光、可见光激光或紫外激光。

9.根据权利要求8所述的金属外壳的制备方法，其中，所述激光的波长为1064nm、532nm或355nm。

10.根据权利要求1所述的金属外壳的制备方法，其中，通过电泳、微弧氧化、阳极氧化、硬质阳极和喷涂中的一种或多种形成所述装饰层。

11.一种通讯设备金属外壳，其特征在于，该通讯设备金属外壳通过权利要求1-10中任意一项所述的方法制备而得到。