CN106937501A - 一种电子产品用复合壳体及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子产品用复合壳体及其制作方法，包括堆叠在一起的外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材，所述外观面侧不锈钢板材和所述非外观面侧板材通过在所述非外观面侧板材上用激光穿孔焊接所形成的穿透焊点结合在一起。本发明实现在电子产品采用不锈钢外壳的前提下，使不锈钢外壳具备不锈钢损耗小，易机械加工，综合生产成本低，易大规模量产的优点。

Description

一种电子产品用复合壳体及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种电子产品用复合壳体及其制作方法。

背景技术

随着高附加值的可穿戴设备，手机，智能手表，移动电子等便携3C电子产品功能不断完善增强及激烈的市场竞争，手机外壳材料已广泛应用金属材料，且已经从可加工性好的6系列铝合金向更高的7系列铝合金，以及硬度及强度更高的不锈钢材料发展，以满足市场对高附加值移动电子产品外壳耐摔，耐磨，耐刮伤，抗变形等强度及硬度方面的需求；

由于不锈钢具备硬度高，强度高，耐热性好，耐腐蚀性好，密度小，质量轻，机械强度高等优点，是制备手机壳体的理想材料，目前已应用于多款高端奢侈品牌手机；

但有别于铝、锌、镁合金等金属可压铸易CNC加工的特点，不锈钢切削温度高、切削力大、易粘附金属且化合物杂质在切削热的作用下产生硬化层，导致CNC加工困难。目前采用不锈钢材质作外观件3C电子产品，均采用不锈钢外框+组装的工艺，以减少CNC加工，降低成本，但其装配结构对整机结构限制较大，且复杂的组装工艺操作繁琐，不利量产及管控，又影响整机的强度，是受限于加工成本高昂因素下的折中方案，大大的限制了它在3C电子产品外观件上的应用。

同时由于不锈钢材料成本高，传统机械加工的减材制造限制，壳体类产品的不锈钢材料的实际利用率不足15％，绝大多数材料都在机械切削加工中被浪费了，进一步提升了不锈钢结构件的成本。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种电子产品用复合壳体及其制作方法，克服现有不锈钢材料成本高，可塑性差，机械加工困难的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子产品用复合壳体，包括堆叠在一起的外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材，所述外观面侧不锈钢板材和所述非外观面侧板材通过在所述非外观面侧板材上用激光穿孔焊接所形成的穿透焊点结合在一起。

进一步地：

所述非外观面侧板材为铝合金板材。

在所述非外观面侧板材上均匀排布所述的穿透焊点。

板材之间的间隙不超过所述外观面侧不锈钢板材和所述非外观面侧板材任一者的最小厚度的10％。

所述外观面侧不锈钢板材的厚度为0.15mm～1.00mm，所述非外观面侧板材的厚度为0.20mm～3.0mm。

一种所述的电子产品用复合壳体的制作方法，包括以下步骤：

将外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材堆叠在一起并施力压紧；

使用激光器进行板材焊接，通过在非外观面侧板材上用激光以小孔径孔穿透，并通过激光在小孔径孔中高温局部融化或气化外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材，使两者混合并凝固在一起，从而将融化外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材一体成型为不锈钢复合材料；

将所述不锈钢复合材料加工成电子产品用壳体。

使用光纤光源的纳秒激光器进行板材焊接。

还包括以下步骤：

将所述不锈钢复合材料按产品及工艺要求裁切成要求的尺寸，并进行除应力处理；

对裁切品进行冲压加工，制成不锈钢复合金属件粗坯；

对不锈钢复合金属件粗坯进行CNC预加工；

对CNC预加工件进行表面纳米微孔化处理；

对微孔化处理件注塑形成金属与塑胶一体成型结构；

对金属与塑胶一体成型结构进行CNC精加工；

对产品的外观面进行表面装饰处理。

还包括在冲压加工后对需结构加强的部分进行二次激光穿孔一体焊接处理。

本发明的有益效果：

本发明在实现电子产品采用不锈钢外壳的前提下，使不锈钢外壳具备不锈钢损耗小，易机械加工，综合生产成本低，易大规模量产的优点。具体实施例的优点体现在以下方面：

1、可实现不锈钢复合材料+塑胶注塑的多材料一体成型结构及低成本制造工艺；

2、可使用不锈钢复合材料及工艺，在获得不锈钢外观的同时，材料背面的铝合金材料易加工，节约了CNC的加工量和时间，从根本上解决了不锈钢切削加工困难、缓慢、损耗高、成本高的加工难题；

3、实现了不锈钢外观结构件的一体成型，解决了传统电子产品不锈钢外壳装配工艺复杂，同时装配工艺限制整机结构的问题；

4、复合成型结构与工艺大幅减少了不锈钢外壳CNC加工量，使生产企业在现有设备的基础上具备了不锈钢外壳大规模制造的能力，减少了设备投资及新技术应用的风险；

5、解决了不锈钢材料无法应用在手机及可移动电子等高附加值产品的关键问题，实现了低成本、高品质、高产能的不锈钢外壳制造；

6、满足了手机、3C电子产品等高附加值消费电子对壳体表面高硬度、高强度、耐刮伤、耐摔、抗变形的使用需求；

7、实现高端的不锈钢材料在电子产品外壳上的普及使用，使更多的人群受益。

附图说明

图1a为本发明电子产品用复合壳体一种实施例的正面示意图；

图1b为图1a所示壳体的c-c截面图；

图1c为图1b所示壳体的部位E的局部放大图；

图2为本发明制作方法一种实施例中的不锈钢板与铝合金板；

图3为本发明制作方法一种实施例中的一体成型的不锈钢复合材料；

图4a和图4b分别为不锈钢复合材料冲压后的粗坯正面和反面示意图；

图5a和图5b分别为金属粗坯经CNC预加工后的正面和反面示意图；

图6a和图6b分别为经纳米微孔处理的金属件与塑胶注塑后的正面和反面示意图；

图7a和图7b分别为CNC精加工完成后的最终成品的正面和反面示意图。

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1a至图1c，在一种实施例中，一种电子产品用复合壳体，包括堆叠在一起的外观面侧不锈钢板材101和非外观面侧板材102，所述外观面侧不锈钢板材101和所述非外观面侧板材102通过在所述非外观面侧板材102上用激光穿孔焊接所形成的穿透焊点结合在一起。

在优选实施例中，所述非外观面侧板材102为铝合金板材。

在优选实施例中，在所述非外观面侧板材102上均匀排布所述的穿透焊点。

在优选实施例中，板材之间的间隙不超过所述外观面侧不锈钢板材101和所述非外观面侧板材102任一者的最小厚度的10％。

在优选实施例中，所述外观面侧不锈钢板材101的厚度为0.15mm～1.00mm，所述非外观面侧板材102的厚度为0.20mm～3.0mm。

参阅图2至图7b，在另一种实施例中，一种所述的电子产品用复合壳体的制作方法，包括以下步骤：

将外观面侧不锈钢板材101和非外观面侧板材102堆叠在一起并施力压紧；

使用激光器进行板材焊接，通过在非外观面侧板材102上用激光以小孔径孔穿透，并通过激光在小孔径孔中高温局部融化或气化外观面侧不锈钢板材101和非外观面侧板材102，使两者混合并凝固在一起，从而将融化外观面侧不锈钢板材101和非外观面侧板材102一体成型为不锈钢复合材料；

将所述不锈钢复合材料加工成电子产品用壳体。

在优选实施例中，使用光纤光源的纳秒激光器进行板材焊接。

在优选实施例中，所述方法还包括以下步骤：

将所述不锈钢复合材料按产品及工艺要求裁切成要求的尺寸，并进行除应力处理；

对裁切品进行冲压加工，制成不锈钢复合金属件粗坯；

对不锈钢复合金属件粗坯进行CNC预加工；

对CNC预加工件进行表面纳米微孔化处理；

对微孔化处理件注塑形成金属与塑胶一体成型结构；

对金属与塑胶一体成型结构进行CNC精加工；

对产品的外观面进行表面装饰处理。

在优选实施例中，所述方法还包括在冲压加工后对需结构加强的部分进行二次激光穿孔一体焊接处理。

在优选实施例中，进行CNC预加工包括形成天线分切位103，并在所述天线分切位的周边形成用于与塑胶结合的金属拉胶结构。

以下结合附图进一步描述本发明的具体制作实例，一种电子产品用复合壳体的制作方法包括以下步骤：

1、如图2所示，通过激光复合工艺将铝合金与不锈钢材料激光焊接加工在一起：

将金属材料表面的脏污及氧化层化学清洗干净以便焊接，

金属材料清洗后通过喷砂或角磨或滚压工艺将不锈钢表面粗糙化，提升钢材与铝材融接之后的结合力；

并将不锈钢与铝合金薄板裁切成冲切工艺要求的尺寸；

将板材堆叠在一起并施力压紧，使之板材之间的间隙少于板材最小厚度的10％以内；

使用光纤光源的纳秒激光器进行板材焊接，通过在非外观面的板材上用激光穿透(此例中为铝合金板材)非外观面侧的材料，并高温融化或气化另一种材料，使激光在小孔径深孔中融化及气化的两种金属混合并凝固在一起，因作用时间短，激光高温对周边材料的影响范围小，达到不损害外观面的纳秒快速融合；优选地，在堆叠起来的板材上均匀地排布激光深孔穿透焊点。

优选地，不锈钢的厚度为0.15mm～1.00mm，铝合金的厚度为0.20mm～3.0mm。

不锈钢的材料可以为SUS316L，铝合金的材料可以为AL6061或AL6063。

2、如图3所示，将一体成型的不锈钢复合材料按产品及工艺要求裁切成要求的尺寸，并进行除应力处理，以便后续的锻冲压加工。

3、对裁切好的不锈钢复合材料进行多次的折弯、拉伸、冲切等整套冲压加工，制成不锈钢复合金属件粗坯，如图4a和图4b所示：

冲切工艺对金属产品的结构特征进行粗加工，并预留后续CNC加工余量，并严格控制尺寸精度，以满足后工序加工需求；

每次拉延后进行工序间的退火处理，并对变形大的拉延及最终拉延成型工序进行消除内应力的热处理，提高不锈钢复合材料的塑性，以提升品质与良率；

对含有关键尺寸的工序进行修正与校正或整形加工，以保证定位孔，基准平面的加工精度；

对冲压加工后需结构加强的部分进行二次激光深孔一体焊接处理，以保证产品使用需求。

4、对冲压的金属件粗坯进行纳米注塑前的CNC预加工，如图5a和图5b所示，以满足纳米模内注塑、后加工工艺、产品结构及整机功能的需求。

天线分切位处的金属连接结构加强，避免模内注塑时填充压力，及后CNC加工时装夹及切削受力时变形导致的加工尺寸精度降低；

金属件背面的天线分切位周边形成与塑胶结合的金属拉胶结构，以提升后续纳米注塑时塑胶与金属之间的结合力，保证整机强度。

5、视产品结合力强度需求对金属产品表面进行纳米处理，使之在金属表面形成纳米级别的微孔，以增强金属与塑胶之间的结合力。

6、如图6a和图6b所示，将纳米处理完的不锈钢复合金属件放入塑胶模内成型塑胶部分，形成金属与塑胶一体成型结构；

纳米注塑后可根据工艺需求，对产品进行增强塑胶与金属结合强度及消除应力的时效处理，烘烤温度及时间根据塑胶材料及注塑工艺要求进行。

7、如图7a和图7b所示，将塑胶与不锈钢复合金属一体成型的结构件进行摄像头孔，闪光灯孔、装配扣位、定位筋、金属连接位、装配尺寸余量等CNC精加工；

CNC加工量较大的工序或对结构影响较大的工序，如金属连接位去除工序(落料)，进行除内应力处理，以保证加工过程中尺寸的稳定性。

8、根据产品要求对金属件件进行抛光、喷砂、拉丝、PVD等表面装饰处理，获得高强度、高硬度、新颖光亮的不锈钢金属质感效果。

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)

1.一种电子产品用复合壳体，其特征在于,包括堆叠在一起的外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材，所述外观面侧不锈钢板材和所述非外观面侧板材通过在所述非外观面侧板材上用激光穿孔焊接所形成的穿透焊点结合在一起。

2.如权利要求1所述的电子产品用复合壳体，其特征在于,所述非外观面侧板材为铝合金板材。

3.如权利要求1所述的电子产品用复合壳体，其特征在于,在所述非外观面侧板材上均匀排布所述的穿透焊点。

4.如权利要求1所述的电子产品用复合壳体，其特征在于,板材之间的间隙不超过所述外观面侧不锈钢板材和所述非外观面侧板材任一者的最小厚度的10％。

5.如权利要求1所述的电子产品用复合壳体，其特征在于,所述外观面侧不锈钢板材的厚度为0.15mm～1.00mm，所述非外观面侧板材的厚度为0.20mm～3.0mm。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的电子产品用复合壳体的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：

将外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材堆叠在一起并施力压紧；

使用激光器进行板材焊接，通过在非外观面侧板材上用激光以小孔径孔穿透，并通过激光在小孔径孔中高温局部融化或气化外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材，使两者混合并凝固在一起，从而将融化外观面侧不锈钢板材和非外观面侧板材一体成型为不锈钢复合材料；

将所述不锈钢复合材料加工成电子产品用壳体。

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于,使用光纤光源的纳秒激光器进行板材焊接。

8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于,还包括以下步骤：

将所述不锈钢复合材料按产品及工艺要求裁切成要求的尺寸，并进行除应力处理；

对裁切品进行冲压加工，制成不锈钢复合金属件粗坯；

对不锈钢复合金属件粗坯进行CNC预加工；

对CNC预加工件进行表面纳米微孔化处理；

对微孔化处理件注塑形成金属与塑胶一体成型结构；

对金属与塑胶一体成型结构进行CNC精加工；

对产品的外观面进行表面装饰处理。

9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于,还包括在冲压加工后对需结构加强的部分进行二次激光穿孔一体焊接处理。

10.如权利要求6至9任一项所述的制作方法，其特征在于,进行板材堆叠之前，先进行表面清洗，并通过喷砂或角磨或滚压工艺将不锈钢表面粗糙化。