CN106487970A - 一种铝合金塑料复合材料手机框架及其制作方法 - Google Patents

一种铝合金塑料复合材料手机框架及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种铝合金塑料复合材料手机框架，包括3D打印的铝合金中框和一体注塑成型的塑胶结构件，铝合金中框是将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀的混合料，通过3D打印微喷射方法制成的铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到的铝合金中框。该手机框架的制作方法包括：S1、将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀形成混合料，通过3D打印微喷射方法制成铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到铝合金中框；S2、通过注塑成型，在铝合金中框上一体成型塑胶结构件。通过本发明混合料使用3D打印铝合金中框再注塑成型上塑胶结构件，结构强度高，不再需要CNC加工复杂的功能结构槽，工序简单，自动化程度高，不产生多余的金属废料，材料使用率高。

Description

一种铝合金塑料复合材料手机框架及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金塑料复合材料手机框架及其制作方法。
背景技术
随着科技的快速发展，3D打印技术越来越受到市场的广泛关注，已经在航空航天、汽车和医疗等领域获得了广泛的应用，但是在手机制作领域里，3D打印技术应用进展比较缓慢。目前手机主要是金属手机引领着市场的潮流，但是金属手机的加工过程都是传统的减材加工，工序多杂，金属材料利用率底，对于复杂的结构件必须经过很多道工序加工才能完成，无形中降低了产品的良率。而3D打印是一种逐层添加材料的增材制作过程，其材料利用率高，自动化程度高，对于外形复杂的零件具有很强的加工能力，未来应用在手机结构件制作中是一个大的趋势。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种铝合金塑料复合材料手机框架及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝合金塑料复合材料手机框架，包括3D打印的铝合金中框和与所述铝合金中框一体注塑成型的塑胶结构件，所述铝合金中框是将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀的混合料，通过3D打印微喷射方法制成的铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到的铝合金中框。
进一步地：
所述混合料包括铝硅镁粉末以及聚丙烯酸或聚乙烯醇或聚氧化乙烯。
所述混合料包括按重量计：90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚丙烯酸；或者90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚乙烯醇；或者90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚氧化乙烯。
所述混合料包括按重量计：98份铝硅镁粉末和2份聚丙烯酸；98.5份铝硅镁粉末和1.5份聚乙烯醇；98份铝硅镁粉末和2份聚氧化乙烯。
所述铝合金中框的表面具有纳米微孔，注塑料通过所述纳米微孔形成与所述铝合金中框紧密结合的塑胶结构件。
一种制作所述的铝合金塑料复合材料手机框架的制作方法，包括以下步骤：
S1、将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀形成混合料，通过3D打印微喷射方法制成铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到铝合金中框；
S2、通过注塑成型，在所述铝合金中框上一体成型塑胶结构件。
步骤S1包括：将铝硅镁粉末与聚丙烯酸或聚乙烯醇或聚氧化乙烯混合形成混合料，然后放入到球磨罐中球磨均匀，倒出混合料，烘干除去水分，接着使用3D打印机，利用混合料微喷射成型制成铝合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，得到铝合金中框。
还包括在步骤S1和S2之间的以下步骤：
将铝合金中框置于微孔处理液中处理，接着再电化学扩孔处理，接着放入到润孔剂中润孔。
还包括在步骤S1和S2之间的以下步骤：
将铝合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，30～50度优选40度水浴加热2～5分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入1％～10％盐酸溶液中，浸泡2～8分钟，浸泡完之后同样用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，槽中盛入0.5～2mol/L的盐酸、0.5～1.0mol/L的硫酸、0.5～1.0mol/L的磷酸混合液作为电解液，并加入缓蚀剂，以铝合金中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解20～40s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度优选40度；然后取出浸入氨水中5～10s。
在步骤S2之后还包括以下步骤：将铝合金中框放入阳极氧化处理液中进行阳极氧化染色处理。
本发明的有益效果：
本发明的手机框架整个铝合金中框结构通过本发明混合料使用3D打印微喷射方法的3D打印成型出来，再注塑成型塑胶结构件，不仅结构可靠，强度高，而且不需要CNC加工复杂的功能结构槽，工序简单，自动化程度高，不产生多余的金属废料，材料使用率高，而且可以使用与传统工艺制备的框架一样的后加工工序。
本发明充分利用了3D打印增材制造的优势，对外形复杂的零件具有很强的加工能力，尤其针对手机中框结构复杂，需求的功能结构比较多的情况，本发明使用铝合金粉末和聚合物粉末混合通过3D打印一体成型铝合金中框，不仅减少了CNC加工功能结构的工序，降低了加工成本，而且不产生多余的金属废料，材料使用率高，后加工工序与传统工艺制备的中框一样不受影响，也能获得优异的外观效果。
附图说明
图1为本发明实施例通过3D打印微喷射方法制成的铝合金中框的立体示意图；
图2为图1所示铝合金中框的正面示意图；
图3为本发明实施例的铝合金塑料复合材料手机框架的立体示意图；
图4为图3所示铝合金塑料复合材料手机框架的正面示意图。
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。
参阅图1至图4，在一种实施例中，一种铝合金塑料复合材料手机框架，包括3D打印的铝合金中框1和与所述铝合金中框1一体注塑成型的塑胶结构件2，所述铝合金中框1是将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀的混合料，通过3D打印微喷射方法制成的铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到的铝合金中框1。
在优选的实施例中，所述混合料包括铝硅镁粉末以及聚丙烯酸或聚乙烯醇或聚氧化乙烯。
在更优选的实施例中，所述混合料包括按重量计：90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚丙烯酸；或者90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚乙烯醇；或者90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚氧化乙烯。
在最优选的实施例中，所述混合料包括按重量计：98份铝硅镁粉末和2份聚丙烯酸；98.5份铝硅镁粉末和1.5份聚乙烯醇；98份铝硅镁粉末和2份聚氧化乙烯。
在优选的实施例中，所述铝合金中框1的表面具有纳米微孔，注塑料通过所述纳米微孔形成与所述铝合金中框1紧密结合的塑胶结构件2。
参阅图1至图4，在另一些实施例中，一种制作所述的铝合金塑料复合材料手机框架的制作方法，包括以下步骤：
S1、将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀形成混合料，通过3D打印微喷射方法制成铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到铝合金中框1；
S2、通过注塑成型，在所述铝合金中框1上一体成型塑胶结构件2。
在优选的实施例中，步骤S1包括：将铝硅镁粉末与聚丙烯酸或聚乙烯醇或聚氧化乙烯混合形成混合料，然后放入到球磨罐中球磨均匀，倒出混合料，烘干除去水分，接着使用3D打印机，利用混合料微喷射成型制成铝合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，得到铝合金中框。
在优选的实施例中，该方法还包括在步骤S1和S2之间的以下步骤：
将铝合金中框置于微孔处理液中处理，接着再电化学扩孔处理，接着放入到润孔剂中润孔。
在更优选的实施例中，该方法还包括在步骤S1和S2之间的以下步骤：
将铝合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，30～50度优选40度水浴加热2～5分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入1％～10％盐酸溶液中，浸泡2～8分钟，浸泡完之后同样用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，槽中盛入0.5～2mol/L的盐酸、0.5～1.0mol/L的硫酸、0.5～1.0mol/L的磷酸混合液作为电解液，并加入缓蚀剂，以铝合金中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解20～40s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度优选40度；然后取出浸入氨水中5～10s。
在优选的实施例中，在步骤S2之后还包括以下步骤：将铝合金中框放入阳极氧化处理液中进行阳极氧化染色处理。
如图1和图2所示，铝合金中框1为利用本发明实施例的混合料微喷射3D打印的铝合金中框，其中框框架结构复杂，具有很多结构功能槽和结构功能孔，该结构都是3D打印一次成型完成。如图3和图4所示，塑胶结构件2为后加工注塑成型到铝合金中框1上的，塑胶结构件2可以包括在框架对应部位的电子元器件需要使用到绝缘塑胶件。
本发明实施例的方法主要可以包含以下工序：3D打印铝合金中框；铝合金中框纳米注塑处理；三铝合金中框后加工处理，即得到可以组装成成品手机的整个中框结构。
3D打印铝合金中框：先将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀，采用3D打印微喷射技术制成铝合金中框坯体，然后对坯体进行真空烧结处理，即得到铝合金中框。
铝合金中框纳米微孔注塑：将铝合金中框置于微孔处理液中处理，接着再电化学扩孔处理，接着放入到润孔剂中润孔，然后烘干注塑即可。
铝合金中框后加工处理：将铝合金中框放入阳极氧化处理液中进行阳极氧化染色处理。
实施例1
铝硅镁粉末，聚丙烯酸，研磨机，3D打印机，真空烧结炉，氢氧化钠溶液，盐酸、硫酸、磷酸，缓蚀剂电解液，氨水，电解槽，30％玻璃纤维改性PBT，注塑机。
3D打印铝合金中框
将98份铝硅镁粉末和2份聚丙烯酸形成混合料，然后放入到球磨罐中球磨均匀，倒出混合料，烘干除去水分，接着放入3D打印机内，开启3D打印机，在惰性气体保护下微喷射成型制成铝合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，即可得到铝合金中框制品。
铝合金中框纳米注塑处理
先将上述铝合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，40度水浴加热2～5分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入1％～10％盐酸溶液中，浸泡2～8分钟，浸泡完之后同样用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，槽中盛入0.5～2mol/L的盐酸、0.5～1.0mol/L的硫酸、0.5～1.0mol/L的磷酸混合液作为电解液，并加入了一定的缓蚀剂，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解20～40s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在40度；然后取出浸入氨水中5～10s，接着用去离子水洗净并烘干，然后再放入注塑成型机中注塑成型塑胶结构，即得到结构完整的手机中框。
铝合金中框后加工处理
将上述铝合金中框先做阳极氧化处理，然后再做阳极氧化印染玫瑰金颜色，即可得到可以组装的玫瑰金铝合金手机中框。
实施例2
铝硅镁粉末，聚乙烯醇，研磨机，3D打印机，真空烧结炉，氢氧化钠溶液，盐酸、硫酸、磷酸，缓蚀剂电解液，氨水，电解槽，30％玻璃纤维改性PBT，注塑机。
3D打印铝合金中框
将98.5份铝硅镁粉末和1.5份聚乙烯醇形成混合料，然后放入到球磨罐中球磨均匀，倒出混合料，烘干除去水分，接着放入3D打印机内，开启3D打印机，在惰性气体保护下微喷射成型制成铝合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，即可得到铝合金中框制品。
铝合金中框纳米注塑处理
先将上述铝合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，40度水浴加热2～5分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入1％～10％盐酸溶液中，浸泡2～8分钟，浸泡完之后同样用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，槽中盛入0.5～2mol/L的盐酸、0.5～1.0mol/L的硫酸、0.5～1.0mol/L的磷酸混合液作为电解液，并加入了一定的缓蚀剂，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解20～40s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在40度；然后取出浸入氨水中5～10s，接着用去离子水洗净并烘干，然后再放入注塑成型机中注塑成型塑胶结构，即得到结构完整的手机中框。
铝合金中框后加工处理
将上述铝合金中框先做阳极氧化处理，然后再做阳极氧化印罗兰紫颜色，即可得到可以组装的罗兰紫铝合金手机中框。
实施例3
铝硅镁粉末，聚氧化乙烯，研磨机，3D打印机，真空烧结炉，氢氧化钠溶液，盐酸、硫酸、磷酸，缓蚀剂电解液，氨水，电解槽，30％玻璃纤维改性PBT，注塑机。
3D打印铝合金中框
将98份铝硅镁粉末和2份聚氧化乙烯形成混合料，然后放入到球磨罐中球磨均匀，倒出混合料，烘干除去水分，接着放入3D打印机内，开启3D打印机，在惰性气体保护下微喷射成型制成铝合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，即可得到铝合金中框制品。
铝合金中框纳米注塑处理
先将上述铝合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，40度水浴加热2～5分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入1％～10％盐酸溶液中，浸泡2～8分钟，浸泡完之后同样用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，槽中盛入0.5～2mol/L的盐酸、0.5～1.0mol/L的硫酸、0.5～1.0mol/L的磷酸混合液作为电解液，并加入了一定的缓蚀剂，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解20～40s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在40度；然后取出浸入氨水中5～10s，接着用去离子水洗净并烘干，然后再放入注塑成型机中注塑成型塑胶结构，即得到结构完整的手机中框。
铝合金中框后加工处理
将上述铝合金中框先做阳极氧化处理，然后再做阳极氧化印墨水蓝颜色，即可得到可以组装的墨水蓝铝合金手机中框。
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 (10)

1.一种铝合金塑料复合材料手机框架，其特征在于,包括3D打印的铝合金中框和与所述铝合金中框一体注塑成型的塑胶结构件，所述铝合金中框是将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀的混合料，通过3D打印微喷射方法制成的铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到的铝合金中框。
2.如权利要求1所述的铝合金塑料复合材料手机框架，其特征在于,所述混合料包括铝硅镁粉末以及聚丙烯酸或聚乙烯醇或聚氧化乙烯。
3.如权利要求1所述的铝合金塑料复合材料手机框架，其特征在于,所述混合料包括按重量计：90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚丙烯酸；或者90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚乙烯醇；或者90-100份的铝硅镁粉末和1-5份的聚氧化乙烯。
4.如权利要求3所述的铝合金塑料复合材料手机框架，其特征在于,所述混合料包括按重量计：98份铝硅镁粉末和2份聚丙烯酸；98.5份铝硅镁粉末和1.5份聚乙烯醇；98份铝硅镁粉末和2份聚氧化乙烯。
5.如权利要求1至4任一项所述的铝合金塑料复合材料手机框架，其特征在于,所述铝合金中框的表面具有纳米微孔，注塑料通过所述纳米微孔形成与所述铝合金中框紧密结合的塑胶结构件。
6.一种制作权利要求1至5任一项所述的铝合金塑料复合材料手机框架的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1、将铝合金粉末和聚合物粉末混合均匀形成混合料，通过3D打印微喷射方法制成铝合金中框坯体，经真空烧结处理得到铝合金中框；
S2、通过注塑成型，在所述铝合金中框上一体成型塑胶结构件。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于,步骤S1包括：将铝硅镁粉末与聚丙烯酸或聚乙烯醇或聚氧化乙烯混合形成混合料，然后放入到球磨罐中球磨均匀，倒出混合料，烘干除去水分，接着使用3D打印机，利用混合料微喷射成型制成铝合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，得到铝合金中框。
8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于,还包括在步骤S1和S2之间的以下步骤：
将铝合金中框置于微孔处理液中处理，接着再电化学扩孔处理，接着放入到润孔剂中润孔。
9.如权利要求6至7任一项所述的制作方法，其特征在于,还包括在步骤S1和S2之间的以下步骤：
将铝合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，30～50度优选40度水浴加热2～5分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入1％～10％盐酸溶液中，浸泡2～8分钟，浸泡完之后同样用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，槽中盛入0.5～2mol/L的盐酸、0.5～1.0mol/L的硫酸、0.5～1.0mol/L的磷酸混合液作为电解液，并加入缓蚀剂，以铝合金中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解20～40s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度优选40度；然后取出浸入氨水中5～10s。
10.如权利要求6至9任一项所述的制作方法，其特征在于,在步骤S2之后还包括以下步骤：将铝合金中框放入阳极氧化处理液中进行阳极氧化染色处理。
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