CN109309739A - 基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法，包括步骤：S1、通过3D打印方法制成钛合金中框；S2、先将所述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，在40～60度水浴加热设定的时间，然后用去离子水清洗干净；然后将放入5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10分钟，浸泡完之后用去离子水清洗；接着将中框放入到电解槽中，10％～20％硫酸和磷酸钠混合溶液或10％～15％磷酸和硫酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解1～4s或2～5s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度，电解完成后用去离子水洗净并烘干；S3、通过注塑成型，在所述钛合金中框上一体成型塑胶结构件。采用该工艺，钛合金中框与塑胶结构件一体成型结构强度高。

Description

基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法
本申请是专利申请201610829948.7“一种钛合金塑料复合材料手机框架及其制作方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法。
背景技术
随着科技的快速发展，钛合金框架结构手机引领着当前市场的潮流，作为具有与钛合金同样轻质特性的钛金属应用到手机也是一种趋势。由于钛合金比钛合金硬度高，更耐腐蚀，因此钛合金未来应用于手机中前景更广泛。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法，包括以下步骤：
S1、通过3D打印方法制成钛合金中框；
S2、先将所述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，在40～60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5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～20％硫酸和磷酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解1～4s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度，电解完成后用去离子水洗净并烘干；或者
先将上述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钾溶液中，在40～60度水浴加热3～8分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～15％磷酸和硫酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解2～5s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度，电解完成后用去离子水洗净并烘干；
S3、通过注塑成型，在所述钛合金中框上一体成型塑胶结构件。
进一步地，步骤S1包括：使用钛合金粉末进行3D激光立体打印形成钛合金中框坯体，接着将所述钛合金中框坯体放入真空烧结炉中真空退火，制得所述钛合金中框；其中将钛合金TC4混合金属粉装入筛粉机中，去除粒径50μm以上的金属粉颗粒，然后将筛出的金属粉放入3D打印机内，充入氩气惰性气体，将打印机内的氧含量降低到1.5％以下，开启3D打印机，在氩气保护下激光打印成型钛合金中框坯体，接着将钛合金中框坯体放入真空烧结炉中真空退火1～2h，温度为500℃～600℃，最终得到所述钛合金中框。
进一步地，电解时所述槽液温度控制在40度。
进一步地，在步骤S3之后还包括以下步骤：将所述钛合金中框的边框先抛光或者拉丝处理，接着进行阳极氧化处理或者PVD处理。
本发明的有益效果：
本发明的方法制备出钛合金塑料复合材料手机框架，结构可靠，强度高。
而且，本发明不需要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。
而且，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，本发明使用钛合金粉末通过3D打印一体成型钛合金中框，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打印方法制成的钛合金中框的立体示意图；
图2为图1所示钛合金中框的正面示意图；
图3为本发明实施例的钛合金塑料复合材料手机框架的立体示意图；
图4为图3所示钛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，一种钛合金塑料复合材料手机框架，包括钛合金中框1和与所述钛合金中框1一体注塑成型的塑胶结构件2，所述钛合金中框1是3D打印得到的一体结构钛合金中框1。
在本发明的一个方面，在优选的实施例中，所述钛合金中框1为使用钛合金粉末进行3D激光立体打印形成。
在优选的实施例中，在优选的实施例中，所述钛合金中框1上成型有多个装配结构功能槽和/或装配结构功能孔。
在优选的实施例中，所述钛合金中框1表面覆盖阳极氧化层或PVD处理层。
在优选的实施例中，所述钛合金中框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钛合金中框1紧密结合的塑胶结构件2。
参阅图1至图4，在一种实施例中，一种制作所述的钛合金塑料复合材料手机框架的制作方法，包括以下步骤：
S1、通过3D打印方法制成钛合金中框1；
S3、通过注塑成型，在所述钛合金中框1上一体成型塑胶结构件2。
在本发明的一个方面，在优选的实施例中，步骤S1包括：使用钛合金粉末进行3D激光立体打印形成钛合金中框坯体，接着将所述钛合金中框坯体放入真空烧结炉中真空退火，制得所述钛合金中框。
在更优选的实施例中，步骤S1中，将钛合金TC4混合金属粉装入筛粉机中，去除粒径50μm以上的金属粉颗粒，然后将筛出的金属粉放入3D打印机内，充入氩气惰性气体，将打印机内的氧含量降低到1.5％以下，开启3D打印机，在氩气保护下激光打印成型钛合金中框坯体，接着将钛合金中框坯体放入真空烧结炉中真空退火1～2h，温度为500℃～600℃，最终得到所述钛合金中框。
在优选的实施例中，制作方法还包括在步骤S1和S3之间的以下步骤：
将钛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。
在一种更优选的实施例中，制作方法还包括在步骤S1和S3之间的以下步骤S2：
先将所述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，在40～60度优选50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5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～20％硫酸和磷酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解1～4s，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，电解完成后用去离子水洗净并烘干。
在另一种更优选的实施例中，先将上述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钾溶液中，在40～60度优选50度水浴加热3～8分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～15％磷酸和硫酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解2～5s，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，电解完成后用去离子水洗净并烘干。
在优选的实施例中，制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤：将所述钛合金中框的边框先抛光或者拉丝处理，接着进行阳极氧化处理或者PVD处理。
如图1和图2所示，钛合金中框1为利用钛合金粉末进行3D激光立体打印形成的钛合金中框，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钛合金中框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打印钛合金中框；钛合金中框纳米注塑处理；三钛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打印钛合金中框：先将钛合金粉末装入3D打印设备，采用3D激光立体打印成形技术制成钛合金中框，然后对中框退火处理，即得到钛合金中框。
钛合金中框纳米注塑成型处理：将钛合金中框置于微孔处理液中处理，接着再电化学扩孔处理，然后烘干注塑即可。
钛合金中框外观处理：将上述的钛合金中框的边框先抛光或者拉丝处理，接着进行阳极氧化着色处理或者PVD处理，即可得到外观绚丽的可组装手机中框。
实施例1
3D打印钛合金中框
将钛合金TC4混合金属粉装入筛粉机中，去除粒径50μm以上的金属粉颗粒，然后将筛出的金属粉放入3D打印机内，充入氩气惰性气体，将打印机内的氧含量降低到1.5％以下，开启3D打印机，在氩气保护下激光打印成型钛合金中框，接着将中框放入真空烧结炉中真空退火1～2h，温度为500℃～600℃，即可得到钛合金中框制品。
钛合金中框纳米注塑处理
先将上述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，50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5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～20％硫酸和磷酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解1～4s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在40度，电解完成后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。注塑料优选为30％玻璃纤维改性PBT。
钛合金中框后外观处理
将上述钛合金中框的边框先拉丝处理，然后再进行阳极氧化处理，接着进行阳极氧化印染深蓝颜色，即可得到可以组装的深蓝钛合金手机中框。
实施例2
3D打印钛合金中框
将钛合金TC8混合金属粉装入筛粉机中，去除粒径50μm以上的金属粉颗粒，然后将筛出的金属粉放入3D打印机内，充入氩气惰性气体，将打印机内的氧含量降低到1.5％以下，开启3D打印机，在氩气保护下激光打印成型钛合金中框坯体，接着将中框放入真空烧结炉中真空退火0.5～1h，温度为500℃～600℃，即可得到钛合金中框制品。
钛合金中框纳米注塑处理
先将上述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钾溶液中，50度水浴加热3～8分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～15％磷酸和硫酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解2～5s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在40度，电解完成后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。注塑料优选为30％玻璃纤维改性PBT。
钛合金中框后外观处理
将上述钛合金中框的边框先抛光处理，然后再通过PVD镀玫瑰金色膜，即可得到可以组装的玫瑰金钛合金手机中框。
在本发明的另一方面，也可以采用如下的钛合金中框及其3D打印制作方法。
钛合金中框1也可以是将钛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钛合金中框坯体，经真空烧结处理得到的钛合金中框1。
本发明实施例的混合料3D打印微喷射方法，3D打印成型的钛合金中框也可以获得很好的结构可靠性和强度，打印质量好。
在优选的实施例中，所述混合料包括钛合金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份的钛合金粉末和1-5份的聚丙烯酸；或者90-100份的钛合金粉末和1-5份的聚乙烯醇；或者90-100份的钛合金粉末和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份钛合金粉末和2份聚丙烯酸；98.5份钛合金粉末和1.5份聚乙烯醇；98份钛合金粉末和2份聚氧化乙烯。
一种制作所述的钛合金塑料复合材料手机框架的制作方法，包括以下步骤：
S1、将钛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钛合金中框坯体，经真空烧结处理得到钛合金中框1；
S2、通过注塑成型，在所述钛合金中框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：将钛合金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钛合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，得到钛合金中框。
在一个具体实施例中，将98份钛合金粉末和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钛合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，即可得到钛合金中框制品。
在另一个具体实施例中，将98.5份钛合金粉末和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钛合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，即可得到钛合金中框制品。
在又一个具体实施例中，将98份钛合金粉末和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钛合金中框坯体，接下来在450℃～600℃温度下真空烧结1～3h，即可得到钛合金中框制品。
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 (4)

1.一种基于微孔化处理的钛合金塑料复合材料手机框架制作方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1、通过3D打印方法制成钛合金中框；
S2、先将所述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钠溶液中，在40～60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5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～20％硫酸和磷酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解1～4s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度，电解完成后用去离子水洗净并烘干；或者
先将上述钛合金中框放入2％～10％氢氧化钾溶液中，在40～60度水浴加热3～8分钟，然后用去离子水清洗干净；然后将放入5％～10％盐酸溶液中，浸泡5～10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，其中10％～15％磷酸和硫酸钠混合溶液作为电解液，以中框作为阳极，电解槽中石墨作为阴极，直流电解2～5s，电流密度控制在0.10～0.30A/cm2，槽液温度控制在30～50度，电解完成后用去离子水洗净并烘干；
S3、通过注塑成型，在所述钛合金中框上一体成型塑胶结构件。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于,步骤S1包括：使用钛合金粉末进行3D激光立体打印形成钛合金中框坯体，接着将所述钛合金中框坯体放入真空烧结炉中真空退火，制得所述钛合金中框；其中
将钛合金TC4混合金属粉装入筛粉机中，去除粒径50μm以上的金属粉颗粒，然后将筛出的金属粉放入3D打印机内，充入氩气惰性气体，将打印机内的氧含量降低到1.5％以下，开启3D打印机，在氩气保护下激光打印成型钛合金中框坯体，接着将钛合金中框坯体放入真空烧结炉中真空退火1～2h，温度为500℃～600℃，最终得到所述钛合金中框。
3.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于,电解时所述槽液温度控制在40度。
4.如权利要求1至4任一项所述的制作方法，其特征在于,在步骤S3之后还包括以下步骤：将所述钛合金中框的边框先抛光或者拉丝处理，接着进行阳极氧化处理或者PVD处理。
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