CN107053790A - 电子设备、陶瓷构件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种电子设备、陶瓷构件及其制备方法。陶瓷构件的制备方法，包括：制备得到陶瓷浆料；将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材；根据陶瓷构件的设计厚度，从所述多个坯膜片材中选取两个以上坯膜片材，将选取的所述两个以上坯膜片材叠加得到坯膜叠片；将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片；根据陶瓷构件的设计形状，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯；将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件。通过本公开的技术方案，可以减少陶瓷原料的使用量以及机械加工的时间，降低产品的加工成本并提高设备的加工效率与产能，提高陶瓷颗粒分布与晶相结构的均匀性以及烧结的密度及强度，提高陶瓷构件的机械性能。

Description

电子设备、陶瓷构件及其制备方法
技术领域
本公开涉及陶瓷构件技术领域，尤其涉及一种电子设备、陶瓷构件及其制备方法。
背景技术
随着人们欣赏水平与审美观念的不断提升，对电子设备外壳材质的追求不再简单地局限于塑胶和金属材质，应用于手表等奢侈品产品的陶瓷材质也受到了人们的关注与青睐，陶瓷材料具有光滑的表面和优异的握持手感，并且具有极佳的硬度和耐磨度，因而被越来越多地应用于手机、平板等电子设备的结构和部件中。
但是由于各行业领域需求量与加工细节要求的不同，陶瓷构件，尤其是3D曲面陶瓷构件，因其硬度高，加工难度较大，导致了较高的成本与较低的产能，在移动终端等电子设备领域的发展受到了很大的限制。
发明内容
本公开提供一种电子设备、陶瓷构件及其制备方法。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种陶瓷构件的制备方法，包括：
制备得到陶瓷浆料；
将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材；
根据陶瓷构件的设计厚度，从所述多个坯膜片材中选取两个以上坯膜片材，将选取的所述两个以上坯膜片材叠加得到坯膜叠片；
将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片；
根据陶瓷构件的设计形状，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯；
将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件。
可选地，制备得到陶瓷浆料，包括：将陶瓷粉体和助剂按设定比例混合，制备得到所述陶瓷浆料。
可选地，所述助剂包括有机粘结剂、增塑剂、分散剂以及溶剂中的一种或多种。
可选地，还包括：将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材之前，将所述陶瓷浆料进行脱泡。
可选地，将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材，包括：
将制得的所述陶瓷浆料加工得到流延坯膜；
根据陶瓷构件的设计尺寸，将所述流延坯膜分切得到所述多个坯膜片材。
可选地，将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片，包括：将所述坯膜叠片进行等静压，再将压合后的所述坯膜叠片冲切得到所述坯膜平片。
可选地，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯，包括：将所述坯膜平片放置于仿形模具上进行等静压，以得到所述仿形素坯。
可选地，还包括：将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件之前，将所述仿形素坯进行排胶，得到仅含有无机陶瓷成分的仿形素坯，以供烧结。
可选地，将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件，包括：
将所述仿形素坯烧结得到陶瓷坯壳；
将所述陶瓷坯壳经过机械加工、抛光及后表面处理后得到所述陶瓷构件。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种陶瓷构件，所述陶瓷构件由如上所述的陶瓷构件的制备方法制备得到。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括如上所述的陶瓷构件。
可选地，所述陶瓷构件包括：电子设备的中框结构、前壳结构或后壳结构。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本公开结合陶瓷材质的特性，以及目前加工难点等实际情况，通过将两个以上坯膜片材叠加到陶瓷构件的设计厚度后，压合形成符合陶瓷构件的设计形状的仿形素坯，并施以烧结及加工，最终得到满足产品设计要求的陶瓷构件。陶瓷构件通过坯膜片材叠片后直接根据成品的设计形状压合烧结而成，避免了胶口的设计，降低了坯体的壁厚，从而减少了陶瓷原料的使用量以及机械加工的时间，极大地降低了产品的加工成本并提高了设备的加工效率与产能。另外，通过两次分步压合，提高了陶瓷颗粒分布与晶相结构的均匀性以及烧结的密度及强度，大大提高了陶瓷构件的机械性能及机械强度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中步骤S102的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中步骤S106的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中将陶瓷浆料制成流延坯膜的示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中将流延坯膜切割成坯膜片材的示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中将坯膜片材叠加成坯膜叠片的示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中将坯膜平片放置于仿形模具上的示意图。
图8是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法中将坯膜平片在仿形模具上压合成仿形素坯的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
目前，陶瓷构件通常采用的制备方法包括干压法和注塑法。
干压法是将一定配方的陶瓷干粉拌匀并在较高的压力下压制成大于等于设计产品总高度的方形初坯，再经烧结、下料、数控机床(计算机数字控制机床的简称，英文为Computer numerical control，以下简称CNC)、抛光等工序后，形成满足设计要求的陶瓷产品。但是干压法的缺点在于：(1)烧结后的方形初坯，是以大于等于设计产品高度10％-20％的高度制作而成的，所需要的原料多，同时CNC加工时间长，生产效率低，从而需投资大量的加工设备以解决效率低下的问题。(2)因干压法采用的原料是干粉，粉粒之间的间隙会导致产品针孔、气孔缺陷的增多，从而大大影响了产品的强度与外观良率。
注塑法是将一定配方的陶瓷干粉，加入有机树脂粘结剂、减摩剂、增塑剂等助剂，使陶瓷干粉料形成粘性弹体，然后将加热混炼后的料浆通过喷口射入模具内，经冷却成型初坯，再经烧结、CNC、抛光等工序后，形成满足设计要求的陶瓷产品。但是注塑法的缺点在于：(1)料浆在模具浇道中流动时，容易因流动不均以及流体会合而产生料纹、结合线、缺料、尺寸大小边等外观与结构缺陷，影响产品良率。(2)因注塑陶瓷需在产品模具上设计注塑胶口，导致影响产品的外观与结构，而限制了产品的形状设计。(3)因注塑法需设计进胶口，以确保浆料射入模具内，但进胶口会产生多余的胶口料，而导致陶瓷原料的浪费并导致产品成本的增加。
为了对目前的陶瓷构件的制备方法进行改进，本公开提出一种电子设备、陶瓷构件及其制备方法。下面结合附图，对本公开的电子设备、陶瓷构件及其制备方法进行详细介绍。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
参见图1所示，是根据一示例性实施例示出的一种陶瓷构件的制备方法的流程图。本公开陶瓷构件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S101：制备得到陶瓷浆料。
步骤S102：将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材。
步骤S103：根据陶瓷构件的设计厚度，从所述多个坯膜片材中选取两个以上坯膜片材，将选取的所述两个以上坯膜片材叠加得到坯膜叠片。
步骤S104：将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片。
步骤S105：根据陶瓷构件的设计形状，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯。
步骤S106：将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件。
由上述实施例可知，本公开结合陶瓷材质的特性，以及目前加工难点等实际情况，通过将两个以上坯膜片材叠加到陶瓷构件的设计厚度后，压合形成符合陶瓷构件的设计形状的仿形素坯，并施以烧结及加工，最终得到满足产品设计要求的陶瓷构件。陶瓷构件通过坯膜片材叠片后直接根据成品的设计形状压合烧结而成，避免了胶口的设计，降低了坯体的壁厚，从而减少了陶瓷原料的使用量以及机械加工的时间，极大地降低了产品的加工成本并提高了设备的加工效率与产能。另外，通过两次分步压合，提高了陶瓷颗粒分布与晶相结构的均匀性以及烧结的密度及强度，大大提高了陶瓷构件的机械性能及机械强度。
在一实施例中，上述步骤S101中，制备得到陶瓷浆料，进一步包括：将陶瓷粉体和助剂按设定比例混合，制备得到所述陶瓷浆料。其中，陶瓷粉体的用量占陶瓷浆料的总重量的重量配比根据陶瓷浆料所使用的溶剂的不同而不同，一般陶瓷粉体的用量占陶瓷浆料的总重量按重量配比在40％-70％之间。可选地，所述助剂包括单不限于有机粘结剂、增塑剂、分散剂以及溶剂中的一种或多种。例如，可以将陶瓷粉体、有机粘结剂、增塑剂、分散剂以及溶剂等按设定比例称量后投入球磨机内使陶瓷粉体均匀分散成悬浮液，以制备得到所述陶瓷浆料。
参见图2所示，在一实施例中，上述步骤S102中，将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材，进一步包括：
步骤S1021：将制得的所述陶瓷浆料加工得到流延坯膜。例如，可以将制好的陶瓷浆料通过流延机的料斗流至流延机的基带之上，通过基带与刮刀的相对运动，使得陶瓷浆料形成非常薄的流延坯膜，然后将流延坯膜与基带一起流经烘干室，在设定的温度下，使流延坯膜内的溶剂挥发，有机粘结剂在流延坯膜的陶瓷颗粒间形成网状结构，形成具有一定强度与柔韧度的薄坯片材形式的流延坯膜，并卷成轴待用。其中，烘干室设定的温度根据陶瓷浆料所使用的溶剂的不同而不同，烘干室设定的温度一般在40℃-80℃之间。
步骤S1022：根据陶瓷构件的设计尺寸，将所述流延坯膜分切得到所述多个坯膜片材。例如，可以通过切割设备将流延坯膜按工艺设计分切成所需设计尺寸的多个坯膜片材。
在一实施例中，上述步骤S104中，将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片，进一步包括：将所述坯膜叠片进行等静压，再将压合后的所述坯膜叠片冲切得到所述坯膜平片。例如，可以通过冲切设备，将坯膜叠片放置在冲切设备的冲切模具上，在一定压力下，将坯膜叠片进行等静压压合，然后切割成符合工艺要求的方形规则的坯膜平片。
在一实施例中，上述步骤S105中，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯，进一步包括：将所述坯膜平片放置于仿形模具上进行等静压，以得到所述仿形素坯。例如，可以在等静压机内，将坯膜平片放置于3D仿形模具上，并在适当的工艺温度范围内(一般低于100℃)，将坯膜平片软化后，再施加均匀高压，使坯膜平片的多层膜片相互嵌合变成具有高结合密度的3D仿形素坯。
参见图3所示，在一实施例中，上述步骤S106中，将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件，进一步包括：
步骤S1061：将所述仿形素坯烧结得到陶瓷坯壳。例如，可以将仿形素坯输送至烧结炉中，并将温度提升至适当的陶瓷烧结高温，通过高温使固相陶瓷密度与显微晶粒朝着理想的状态发生变化，并形成最终致密的陶瓷坯壳。其中，陶瓷烧结温度根据陶瓷材料的不同而不同，一般在1000℃-1500℃之间。
步骤S1062：将所述陶瓷坯壳经过机械加工、抛光及后表面处理后得到所述陶瓷构件。例如，可以将烧结后的陶瓷坯壳，利用激光设备或数控机床设备及其相配的陶瓷钻刀，按照产品的设计3D形状加工到位。然后，可以将加工到位的陶瓷产品，利用抛光设备以及钻石研磨粉、毛刷、磨皮、抛光粉等，使陶瓷产品到达所需的外观要求。最后，可以通过镀膜设备和印刷设备，赋予陶瓷产品表面防指纹、LOGO等功能性与标识效果，最终得到符合工艺要求的陶瓷构件。
在一实施例中，在上述步骤S102，将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材之前，还包括步骤：将所述陶瓷浆料进行脱泡。例如，可以将制得的陶瓷浆料输送至脱泡器中，在高真空状态下缓慢搅拌，进而去除陶瓷浆料内各种气相成份及气泡。
在一实施例中，在上述步骤S106，将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件之前，还包括步骤：将所述仿形素坯进行排胶，得到仅含有无机陶瓷成分的仿形素坯，以供烧结。例如，可以将仿形素坯放置在排胶炉中，升温到达设计的排胶温度时，通过高温将仿形素坯中有机成份挥发、分解、燃烧，并排出陶瓷产品外，最后只留下无机陶瓷成分的仿形素坯。其中，排胶温度根据陶瓷浆料所使用的粘结剂的不同而不同，一般在400℃-900℃之间。
以下通过一具体实施例，进一步对本公开的陶瓷构件的制备方法进行介绍。本公开的陶瓷构件的制备方法主要通过叠片仿形等静压法，其主要工艺流程如下：
步骤(1)陶瓷制浆：将陶瓷粉体、有机粘结剂、增塑剂、分散剂以及溶剂等按设定比例称量后投入球磨机内使陶瓷粉体均匀分散成悬浮液，以制备得到陶瓷浆料。
步骤(2)脱泡：将制得的陶瓷浆料输送至脱泡器中，在高真空状态下缓慢搅拌，进而去除陶瓷浆料内各种气相成份及气泡。
步骤(3)薄片流延成型：将制好的陶瓷浆料通过流延机的料斗流至流延机的基带之上，通过基带与刮刀的相对运动，使得陶瓷浆料形成非常薄的流延坯膜，然后将流延坯膜与基带一起流经烘干室，在设定的温度下，使流延坯膜内的溶剂挥发，有机粘结剂在流延坯膜的陶瓷颗粒间形成网状结构，形成具有一定强度与柔韧度的薄坯片材形式的流延坯膜10，并卷成轴待用，如图4所示。
步骤(4)切片：根据陶瓷构件的设计尺寸，通过切割设备将流延坯膜10按工艺设计分切成所需设计尺寸的多个坯膜片材。
步骤(5)叠片：从分切好的坯膜片材中选取两个以上坯膜片材，将选取的两个以上坯膜片材按照陶瓷构件的设计厚度及工艺要求，以手动或自动叠片机等设备，将坯膜片材一层层地叠在一起形成坯膜叠片20，以备后续工序使用，如图5所示。
步骤(6)等静压冲切：通过冲切设备，将坯膜叠片20放置在冲切设备的冲切模具上，在一定压力下，将坯膜叠片进行等静压压合，然后切割成符合工艺要求的方形规则的坯膜平片30，如图6所示。
步骤(7)3D仿形模具等静压：在等静压机内，将坯膜平片30放置于3D仿形模具40上，如图7所示，并在适当的工艺温度范围内，将坯膜平片软化后，再施加均匀高压，使坯膜平片的多层膜片相互嵌合变成具有高结合密度的3D仿形素坯50，如图8所示。
步骤(8)排胶：将仿形素坯放置在排胶炉中，升温到达设计的排胶温度时，通过高温将仿形素坯中有机成份挥发、分解、燃烧，并排出陶瓷产品外，最后只留下无机陶瓷成分的仿形素坯，以供烧结。
步骤(9)烧结：将排胶完的仿形素坯输送至烧结炉中，并将温度提升至适当的陶瓷烧结高温，通过高温使固相陶瓷密度与显微晶粒朝着理想的状态发生变化，并形成最终致密的陶瓷坯壳。
步骤(10)机械机加工：将烧结后的陶瓷坯壳，利用激光设备或数控机床设备及其相配的陶瓷钻刀，按照产品的设计3D形状加工到位。
步骤(11)抛光：将加工到位的陶瓷产品，利用抛光设备以及钻石研磨粉、毛刷、磨皮、抛光粉等，使陶瓷产品到达所需的外观要求。
步骤(12)后表面处理：通过镀膜设备和印刷设备，赋予陶瓷产品表面防指纹、LOGO等功能性与标识效果，最终得到符合工艺要求的陶瓷构件。
由上述实施例可知，本公开陶瓷构件的制备方法，至少包括以下有益效果：
(1)将流延坯膜切割成坯膜片材并叠加多层后，直接按照产品的3D形状等静压烧结而成，避免了胶口的设计，降低坯体的壁厚，从而减少了陶瓷原料的使用量以及机械加工的时间，极大地降低了产品的加工成本与提高了设备的加工效率与产能，保证了陶瓷制品的微观晶相结构与陶瓷成分的均匀性，同时也可满足不同的产品设计厚度需求。
(2)坯膜平片通过3D仿形模具的直接静压，实现了陶瓷叠片的3D外观形状，同时避免了注塑胶口的设计，进而降低了3D外观形状设计的局限性。
(3)陶瓷叠片的两次分步等静压，保证了陶瓷叠片的嵌合强度以及后续工序烧结密度与机械强度。
本公开实施例还提供一种陶瓷构件，所述陶瓷构件由如上所述的陶瓷构件的制备方法制备得到。需要说明的是，任意通过本公开的实施例或实施方式描述的陶瓷构件的制备方法制备得到的陶瓷构件的结构形式，均应当属于本公开的保护的范围内。
本公开实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的陶瓷构件。需要说明的是，任意通过本公开的实施例或实施方式描述的壳体进行变换所得到的壳体的结构形式，均应当属于本公开的保护的范围内。所述陶瓷构件可以是电子设备的中框结构、前壳结构或后壳结构。可选地，所述电子设备为移动通信终端(如手机)、PDA(Personal DigitalAssistant，掌上电脑)、移动电脑、平板电脑等设备。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种陶瓷构件的制备方法，其特征在于，包括：
制备得到陶瓷浆料；
将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材；
根据陶瓷构件的设计厚度，从所述多个坯膜片材中选取两个以上坯膜片材，将选取的所述两个以上坯膜片材叠加得到坯膜叠片；
将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片；
根据陶瓷构件的设计形状，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯；
将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件。
2.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，制备得到陶瓷浆料，包括：将陶瓷粉体和助剂按设定比例混合，制备得到所述陶瓷浆料。
3.根据权利要求2所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，所述助剂包括有机粘结剂、增塑剂、分散剂以及溶剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，还包括：将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材之前，将所述陶瓷浆料进行脱泡。
5.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，将制得的所述陶瓷浆料加工得到多个坯膜片材，包括：
将制得的所述陶瓷浆料加工得到流延坯膜；
根据陶瓷构件的设计尺寸，将所述流延坯膜分切得到所述多个坯膜片材。
6.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，将所述坯膜叠片压合得到坯膜平片，包括：将所述坯膜叠片进行等静压，再将压合后的所述坯膜叠片冲切得到所述坯膜平片。
7.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，将所述坯膜平片二次压合得到仿形素坯，包括：将所述坯膜平片放置于仿形模具上进行等静压，以得到所述仿形素坯。
8.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，还包括：将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件之前，将所述仿形素坯进行排胶，得到仅含有无机陶瓷成分的仿形素坯，以供烧结。
9.根据权利要求1所述的陶瓷构件的制备方法，其特征在于，将所述仿形素坯烧结及加工得到陶瓷构件，包括：
将所述仿形素坯烧结得到陶瓷坯壳；
将所述陶瓷坯壳经过机械加工、抛光及后表面处理后得到所述陶瓷构件。
10.一种陶瓷构件，其特征在于，所述陶瓷构件由权利要求1-9中任一项所述的陶瓷构件的制备方法制备得到。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的陶瓷构件。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述陶瓷构件包括：电子设备的中框结构、前壳结构或后壳结构。
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