CN106544546A - 液态金属手机背板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态金属手机背板及其制备方法，所述液态金属手机背板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、Co 5‑10份、Al 5‑15份、M 0.5‑4.5份、N 0.2‑2份。本发明提供的液态金属手机背板，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背板的金属元素种类及用量，使得所制造的液态金属手机背板具有高强度、高硬度、高弹性、耐磨、耐刮、耐腐蚀、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

液态金属手机背板及其制备方法
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背板及其制备方法。
背景技术
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。
因此，人们通过在手机外壳上套上手机保护壳的方式以对手机进行保护。现有技术中，手机保护壳的材质多为皮革、硅胶、布料、硬塑、软塑料、绒制、绸制，这类材质的保护壳存在不耐磨、不耐刮、使用寿命短的缺点，而且，这类材质的保护壳并不能够避免手机在受力较大时发生弯折的情况发生，即，现有技术的这类材质的保护壳不能够针对手机本身强度不足的问题起到补强作用。
非晶合金出现于上个世纪六十年代。非晶合金由于具有长程无序而短程有序的特殊结构，因而具有高强度、高硬度、耐磨性、耐蚀性、较大的弹性极限和高电阻性等优越的性能，而且还表现出优良的超导性和低磁损耗等特点，因此非晶合金材料被认为是最具有潜力的新型结构材料，从而广泛应用到机械、医疗、IT、电子、军工等领域。通常的非晶态合金制备方法是以一定的冷却速度将合金熔体快速冷却至玻璃转变温度(Tg)以下，由于冷速过快，避免了晶体的形核与长大，最后得到完全非晶态的结构。材料形成非晶态结构所需的冷速越慢，越容易形成尺寸更大的非晶态结构材料。锆基、钯基、镁基、铁基、铜基、镧基等合金体系中的特定合金的临界冷却速率在数量级上小于10K/秒，可以通过铜模铸造的方法制备厘米量级厚度的块体非晶态合金。
一般采用可形成完全非晶态结构的铸态圆棒的临界直径作为合金的非晶形成能力(GFA)。合金的非晶态结构形成能力主要依赖于合金的化学成分，合金成分的复杂化或多元化可以降低非晶态结构形成的临界冷却速率，提高合金的非晶形成能力。其中多组元锆基非晶合金为目前发现的同时具备非晶形成能力好，又具有优良的力学及机械加工性能的非晶合金，最具有工程结构材料应用前景。
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背板。
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背板的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种液态金属手机背板，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、Co 5-10份、Al 5-15份、M 0.5-4.5份、N 0.2-2份。
优选地，所述的M为Sn、Hf、Y中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的M由Sn、Hf、Y混合而成，所述Sn、Hf、Y的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的N为Pr、Yb、Tb中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的N由Pr、Yb、Tb混合而成，所述Pr、Yb、Tb的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
本发明还提供了上述液态金属手机背板的制备方法，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液态金属手机背板，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900-2200℃；
(3)倒汤：将步骤(2)得到的熔汤倒入手机背板模具的浇口套中，然后以冲头将熔汤注入手机背板模具中，其中，冲头的速度为0.1-5m/s，手机背板模具的温度为200-250℃；
(4)冷却：对步骤(3)中注入了熔汤的手机背板模具进行冷却成型，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手机背板模具顶出的液态金属手机背板后再输送到产品出口。
优选地，所述步骤(3)的倒汤过程中，利用喷枪向所述背板模具表面喷射惰性气体以达到清洁所述背板模具表面的熔汤碎屑的目的。
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％。
Co，即钴，CAS号：7440-48-4，纯度为99.9wt％。
Al，即铝，CAS号：7429-90-5，纯度为99.9wt％。
Sn，即锡，CAS号：7440-31-5，纯度为99.9wt％。
Hf，即铪，CAS号：7440-58-6，纯度为99.9wt％。
Y，即钇，CAS号：7440-65-5，纯度为99.9wt％。
Pr，即镨，CAS号：7440-10-0，纯度为99wt％。
Yb，即镱，CAS号：7440-64-4，纯度为99wt％。
Tb，即铽，CAS号：7440-27-9，纯度为99wt％。
本发明提供的液态金属手机背板，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背板的金属元素种类及用量，使得所制造的液态金属手机背板具有高强度、高硬度、高弹性、耐磨、耐刮、耐腐蚀、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
液态金属手机背板原料(重量份)：Zr 55份、Cu 22份、Ni 2份、Co 8份、Al 10份、M2.4份、N 0.6份。
所述的M由Sn、Hf、Y按质量比为1：1：1搅拌混合均匀得到。
所述的N由Pr、Yb、Tb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液态金属手机背板，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1600℃；
(3)倒汤：将步骤(2)得到的熔汤倒入手机背板模具的浇口套中，然后以冲头将熔汤注入手机背板模具中，其中，冲头的速度为0.1m/s，手机背板模具的温度为220℃，其中，在倒汤过程中，利用喷枪向手机背板模具表面喷射氩气以达到清洁手机背板模具表面的熔汤碎屑的目的；
(4)冷却：对步骤(3)中注入了熔汤的手机背板模具进行冷却成型，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手机背板模具顶出的液态金属手机背板后再输送到产品出口。得到液态金属手机背板，厚度为5mm。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的M由Hf、Y按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例2的液态金属手机背板。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的M由Sn、Y按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例3的液态金属手机背板。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的M由Sn、Hf按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例4的液态金属手机背板。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的N由Yb、Tb按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例5的液态金属手机背板。
实施例6
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的N由Pr、Tb按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例6的液态金属手机背板。
实施例7
与实施例1基本相同，区别仅在于：所述的N由Pr、Yb按质量比为1：1搅拌混合均匀得到。得到实施例7的液态金属手机背板。
测试例1
对实施例1-7制备得到的液态金属手机背板进行性能测试，所测试的性能包括维氏硬度、降伏强度、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：性能测试结果表
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(Sn、Hf、Y复配)性能明显优于实施例2-4(Sn、Hf、Y中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(Pr、Yb、Tb复配)常规指标明显优于实施例5-7(Pr、Yb、Tb中任意二者复配)。

Claims (7)

1.一种液态金属手机背板，其特征在于，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、Co 5-10份、Al 5-15份、M 0.5-4.5份、N 0.2-2份。
2.如权利要求1所述的液态金属手机背板，其特征在于：所述的M为Sn、Hf、Y中一种或多种的混合物。
3.如权利要求2所述的液态金属手机背板，其特征在于：所述的M由Sn、Hf、Y混合而成，所述Sn、Hf、Y的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的液态金属手机背板，其特征在于：所述的N为Pr、Yb、Tb中一种或多种的混合物。
5.如权利要求4所述的液态金属手机背板，其特征在于：所述的N由Pr、Yb、Tb混合而成，所述Pr、Yb、Tb的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的液态金属手机背板的制备方法，其特征在于，在真空度为10-1～10-3torr的真空状态或惰性气体的保护下，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900-2200℃；
(3)倒汤：将步骤(2)得到的熔汤倒入手机背板模具的浇口套中，然后以冲头将熔汤注入手机背板模具中，其中，冲头的速度为0.1-5m/s，手机背板模具的温度为200-250℃；
(4)冷却：对步骤(3)中注入了熔汤的手机背板模具进行冷却成型，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手机背板模具顶出的液态金属手机背板后再输送到产品出口。
7.如权利要求6所述的液态金属手机背板的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的倒汤过程中，利用喷枪向所述背板模具表面喷射惰性气体以达到清洁所述背板模具表面的熔汤碎屑的目的。
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