CN106350751B - 液态金属手机机身及其制备方法 - Google Patents

液态金属手机机身及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液态金属手机机身及其制备方法，所述液态金属手机机身，包括中间层，所述中间层为非晶合金薄膜；所述的非晶合金薄膜由下述重量份的原料制备而成：Zr 45‑65份、Cu 20‑30份、Ni 1‑5份、Fe 5‑10份、Al 5‑15份、Q 0.5‑4.5份、R 0.2‑2份。本发明提供的液态金属手机机身，中间层为锆基非晶合金材质，通过合理的配比，优选出适合液态金属手机机身的金属元素种类及用量，使得所制造的液态金属手机机身具有高强度、高硬度、高弹性、耐磨、耐刮、耐腐蚀、抗菌、使用寿命长且能够避免手机在受力较大时发生弯折现象的优点，从而能够针对手机强度不足的问题起到很好的补强作用。

Description

液态金属手机机身及其制备方法
技术领域
本发明涉及非晶合金的应用技术领域，尤其涉及一种液态金属手机机身及其制备方法。
背景技术
非晶态是指物质内部结构中原子呈长程无序排列的一种状态。目前，非晶态物质在自然界中占据了很大的比例，从传统氧化物玻璃、卤化物玻璃和硫属化合物玻璃，到非晶态半导体，再到非晶态合金，非晶态材料已经成为支撑现代经济的一类重要工程材料。非晶合金就是这类特殊的非晶态材料，其原于排列呈短程有序而长程无序状态，类似于普通玻璃的结构，因而也称为金属玻璃。
非晶合金出现于上个世纪六十年代。最初的非晶合金由于临界尺寸(形成非晶的最大尺寸)只能达到微米级，而难以得到实际应用。但高强度、高硬度、耐腐蚀及优异的高温流动性等材料性能吸引了广大科研工作者而广为研究，并不断开发出大临界尺寸并适于工业化生产的非晶合金，其临界尺寸逐渐从微米级发展到毫米级甚者可达到厘米级。通常情况下把临界冷却速率小于500℃/s，临界尺寸大于1mm的非晶合金称为大块非晶合金。大块非晶合金的出现为工业化生产提供了可能。
由于非晶合金原子无序堆砌，没有晶界、位错等钉扎磁畴壁的缺陷，从而具有优异的软磁性能，如高饱和磁感应强度、高磁导率、低矫顽力及低损耗等。非晶合金的生产过程相比于传统晶态软磁合金具有流程短、工艺简单、节约能耗的优点，已被大量应用于制作电力行业的配电变压器铁芯、电感铁芯和传感器等，成为电力、电子和信息领域不可缺少的重要基础材料。
目前，智能手机的外壳多采用铝合金通过铣削而制成。智能手机的外壳趋于大尺寸和轻薄化，然而，由于铝合金的硬度和刚度均比较差，使得消费者在使用时容易造成手机弯曲、按键孔变形等不良情况的发生。为了应对这种情况，目前的智能手机采用的改善办法是在手机壳的内部使用加强块以防止手机壳变形。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种液态金属手机机身。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种液态金属手机机身的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种液态金属手机机身(又称液态金属手机外壳)，包括中间层，所述中间层为非晶合金薄膜。
优选地，所述的非晶合金薄膜由下述重量份的原料制备而成：Zr 45-65份、Cu 20-30份、Ni 1-5份、Fe 5-10份、Al 5-15份、Q 0.5-4.5份、R 0.2-2份。
优选地，所述的Q为Mg、Mn、Ti中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的Q由Mg、Mn、Ti混合而成，所述Mg、Mn、Ti的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的R为Ho、Eu、Sm中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的R由Ho、Eu、Sm混合而成，所述Ho、Eu、Sm的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述非晶合金薄膜的厚度为15-150微米。
优选地，所述非晶合金薄膜的制备方法，在真空度为10-1～10-3torr的真空状态或惰性气体的保护下制备非晶合金薄膜，包括以下步骤：
(1)投料：将各原料放入卧式压铸机的供料装置，并由所述供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中，卧式压铸机的真空度为10-1～10-3torr；
(2)熔融：利用感应加热或电阻丝加热的方式将各原料熔融并形成熔汤，所述熔汤的温度为900-2500℃；
(3)倒汤：将步骤(2)得到的熔汤倒入非晶合金薄膜模具(非晶合金薄膜的形状与手机机身的形状相同)的浇口套中，然后以冲头将熔汤注入非晶合金薄膜模具中，其中，冲头的速度为0.1-5m/s，非晶合金薄膜模具的温度为200-250℃；
(4)冷却：对步骤(3)中注入了熔汤的非晶合金薄膜模具进行冷却成型，冷却速度为100-106K/s，冷却时间为15-30秒；
(5)产品取出：利用产品取出装置接住由非晶合金薄膜模具顶出的非晶合金薄膜后再输送到产品出口。
优选地，所述步骤(3)的倒汤过程中，利用喷枪向所述非晶合金薄膜模具表面喷射惰性气体以达到清洁所述非晶合金薄膜模具表面的熔汤碎屑的目的。
优选地，所述的液态金属手机机身依次包括塑料层、中间层和热熔胶层。
本发明还提供了上述液态金属手机机身的制备方法，包括以下步骤：
(1)将非晶合金薄膜的外表面涂上热熔胶，热熔胶的厚度为5-50微米，在80-120摄氏度烤箱温度下烘烤5-10分钟；
(2)将烘烤后的非晶合金薄膜置入模具内，对非晶合金薄膜的内表面进行模内注塑，即得。
优选地，所述的热熔胶选自丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、醇酸树脂类热熔胶；
优选地，所述的注塑用的塑胶材料为尼龙、碳纤维增强尼龙、玻纤增强尼龙、聚碳酸酯、碳纤维增强尼龙、玻纤增强尼龙中的一种或多种的混合物。
通过上述方法制备的液态金属手机机身，其外表面为热熔胶层，中间层为非晶合金薄膜，最里层为塑料层。
本发明提及的惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。
具体的，在本发明中：
Zr，即锆，CAS号：7440-67-7，纯度为99.9wt％。
Cu，即铜，CAS号：7440-50-8，纯度为99.9wt％。
Ni，即镍，CAS号：7440-02-0，纯度为99.9wt％。
Fe，即铁，CAS号：7439-89-6，纯度为99.9wt％。
Al，即铝，CAS号：7429-90-5，纯度为99.9wt％。
Mg，即镁，CAS号：7439-95-4，纯度为99.9wt％。
Mn，即锰，CAS号：7439-96-5，纯度为99.9wt％。
Ti，即钛，CAS号：7440-32-6，纯度为99.9wt％。
Ho，即钬，CAS号：7440-60-0，纯度为99wt％。
Eu，即铕，CAS号：7440-53-1，纯度为99wt％。
Sm，即钐，CAS号：7440-19-9，纯度为99wt％。
本发明提供的液态金属手机机身，中间层为锆基非晶合金材质，通过合理的配比，优选出适合液态金属手机机身的金属元素种类及用量，使得所制造的液态金属手机机身具有高强度、高硬度、高弹性、耐磨、耐刮、耐腐蚀、抗菌、使用寿命长且能够避免手机在受力较大时发生弯折现象的优点，从而能够针对手机强度不足的问题起到很好的补强作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
非晶合金薄膜原料(重量份)：Zr 55份、Cu 22份、Ni 2份、Fe 8份、Al 10份、Q 2.4份、R 0.6份。
所述的Q由Mg、Mn、Ti按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
所述的R由Ho、Eu、Sm按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
在真空度为10-1torr的真空状态保护下制备非晶合金薄膜，具体包括以下步骤：
(1)投料：将各原料放入卧式压铸机的供料装置，并由所述供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中，卧式压铸机的真空度为10-1torr；
(2)熔融：利用感应加热的方式将各原料熔融并形成熔汤，所述熔汤的温度为1700℃；
(3)倒汤：将步骤(2)得到的熔汤倒入非晶合金薄膜模具的浇口套中，然后以冲头将熔汤注入非晶合金薄膜模具中，其中，冲头的速度为0.1m/s，非晶合金薄膜模具的温度为220℃，其中，在倒汤过程中，利用喷枪向非晶合金薄膜模具表面喷射氩气以达到清洁非晶合金薄膜模具表面的熔汤碎屑的目的；
(4)冷却：对步骤(3)中注入了熔汤的非晶合金薄膜模具进行冷却成型，冷却速度为10K/s，冷却时间为28秒；
(5)产品取出：利用产品取出装置接住由非晶合金薄膜模具顶出的非晶合金薄膜后再输送到产品出口。得到非晶合金薄膜，其形状与液态金属手机机身相同，厚度为40微米。
液态金属手机机身的制备，包括以下步骤：
(1)将非晶合金薄膜的外表面均匀喷涂上热熔胶，热熔胶(采用深圳市南林化工有限公司提供的型号为NL-928的热熔背胶，类型为丙烯酸酯胶)的厚度为20微米，在80摄氏度烤箱温度下烘烤6分钟；
(2)将烘烤后的非晶合金薄膜置入模具内，对非晶合金薄膜的内表面进行模内注塑，所述注塑用的塑胶材料为尼龙(采用专利申请号：201410340788.0中实施例1的方法制备)，塑料层厚度为2mm。通过上述方法制备的液态金属手机机身，其外表面为热熔胶层，中间层为非晶合金薄膜，最里层为塑料层。得到实施例1的液态金属手机机身。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的Q由Mn、Ti按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例2的液态金属手机机身。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的Q由Mg、Ti按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例3的液态金属手机机身。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的Q由Mg、Mn按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例4的液态金属手机机身。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的R由Eu、Sm按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例5的液态金属手机机身。
实施例6
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的R由Ho、Sm按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例6的液态金属手机机身。
实施例7
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的R由Ho、Eu按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例7的液态金属手机机身。
测试例1
对实施例1-7制备得到的非晶合金薄膜进行常规性能测试，所测试的性能包括维氏硬度、弹性限度、抗腐蚀性能(盐雾测试)、耐刮性和镍释放量，其中，本发明测量维氏硬度是根据ASTM E92-82的标准测定的；本发明的盐雾测试是根据ASTM B117-2011的标准测定的。具体测试结果见表1。
表1：常规性能测试结果表
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(Mg、Mn、Ti复配)常规性能明显优于实施例2-4(Mg、Mn、Ti中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(Ho、Eu、Sm复配)常规性能明显优于实施例5-7(Ho、Eu、Sm中任意二者复配)。
测试例2
对实施例1-7制备得到的非晶合金薄膜的抗菌性能进行测试，采用常规微生物杀菌力检测，金黄色葡萄球菌ATCC 6538。具体测试结果见表2。
表2：非晶合金薄膜抗菌性能测试数据表
金黄色葡萄球菌杀菌率，％
实施例1 99.9
实施例2 95.5
实施例3 95.7
实施例4 94.4
实施例5 96.8
实施例6 97.2
实施例7 97.5
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(Mg、Mn、Ti复配)抗菌性能明显优于实施例2-4(Mg、Mn、Ti中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(Ho、Eu、Sm复配)抗菌性能明显优于实施例5-7(Ho、Eu、Sm中任意二者复配)。

Claims (6)

1.一种液态金属手机机身，包括中间层，所述中间层为非晶合金薄膜；
所述的非晶合金薄膜由下述重量份的原料制备而成：Zr 45-65份、Cu 20-30份、Ni 1-5份、Fe 5-10份、Al 5-15份、Q 0.5-4.5份、R 0.2-2份；
所述的Q由Mg、Mn、Ti混合而成，所述Mg、Mn、Ti的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)；
所述的R由Ho、Eu、Sm混合而成，所述Ho、Eu、Sm的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
2.如权利要求1所述的液态金属手机机身，其特征在于：所述非晶合金薄膜的厚度为15-150微米。
3.如权利要求1所述的液态金属手机机身，其特征在于：所述的液态金属手机机身依次包括塑料层、中间层和热熔胶层。
4.如权利要求1-3中任一项所述液态金属手机机身的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将非晶合金薄膜的外表面涂上热熔胶，热熔胶的厚度为5-50微米，在80-120摄氏度烤箱温度下烘烤5-10分钟；
(2)将烘烤后的非晶合金薄膜置入模具内，对非晶合金薄膜的内表面进行模内注塑，即得。
5.如权利要求4所述液态金属手机机身的制备方法，其特征在于：所述的热熔胶选自丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类、醇酸树脂类热熔胶。
6.如权利要求4所述液态金属手机机身的制备方法，其特征在于：所述的注塑用的塑胶材料为聚碳酸酯、碳纤维增强尼龙、玻纤增强尼龙中的一种或多种的混合物。
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