CN110919203A

CN110919203A - 一种陶瓷表面图案加工方法、陶瓷及电子设备壳体

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Publication number: CN110919203A
Application number: CN201911214125.3A
Authority: CN
Inventors: 刘星; 戴光宇; 陈兰桂; 彭朝阳
Original assignee: Dongguan CSG Ceramics Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan CSG Ceramics Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: CN110919203B

Abstract

本发明涉及陶瓷领域，公开了一种陶瓷表面的图案加工方法、陶瓷及电子设备壳体。所述方法包括：在陶瓷工件表面贴覆保护膜，其性能参数：厚度为80±5um，粘力为300g/25mm，抗拉强度≥55MPa，热收缩率≤25％；在待加工面，按照预设切割路径进行激光切割操作，预设切割路径为预设图案区域与非图案区域的分界线，切割深度不小于保护膜的厚度；去除贴覆于预设图案区域的保护膜；对待加工面进行喷砂处理，直至预设图案区域形成为预设粗糙度的砂面；去除剩余保护膜。本发明对应用于陶瓷工件的保护膜按照较为特殊的性能参数设计制成，同时利用激光切割和喷砂工艺，实现了高硬度陶瓷表面的图案制作，具有较高的加工精度和加工质量。

Description

一种陶瓷表面图案加工方法、陶瓷及电子设备壳体

技术领域

本发明涉及陶瓷产品及其制备工艺技术领域，尤其涉及一种陶瓷表面的图案加工方法、陶瓷及电子设备壳体。

背景技术

陶瓷材料是利用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，它具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温等稳定的物理化学性质，近年来，已被广泛的应用于家居、冶金、机械、化工、电子、航天和医疗等各个领域中。

众多陶瓷材料中，相对于普通陶瓷，氧化锆陶瓷的密度、抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性能更优，但是具有难以在表面制作复杂图形的难题，从而在一定程度上制约了氧化锆陶瓷在消费类电子产品领域的应用。这是由于：

1)氧化锆陶瓷的硬度较高的特性导致对喷砂需求的压力较高，而在较高的喷砂强度下采用传统印刷遮蔽工艺制作图案时，对氧化锆陶瓷的非图案区域无法实现良好的遮蔽效果，易出现质量缺陷。

2)传统遮蔽工装法，不仅无法实现精准对位，而且无法实现小面积图案的细节效果，制作精度较低，满足不了消费类电子产品的高标准的外观要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷表面图案加工方法、陶瓷及电子设备壳体，解决现有技术存在的制作精度低和易出现质量缺陷的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷表面图案加工方法，包括步骤：

在陶瓷工件的表面贴覆保护膜，所述保护膜的性能参数包括：厚度为80±5um，粘力为300g/25mm，抗拉强度≥55MPa，热收缩率≤25％；

在所述陶瓷工件的待加工面，按照预设切割路径进行激光切割操作，预设切割路径为预设图案区域与非图案区域的分界线，切割深度不小于所述保护膜的厚度；

去除贴覆于所述预设图案区域的保护膜，使得所述预设图形区域裸露；

对所述陶瓷工件的待加工面进行喷砂处理，直至所述预设图案区域形成为预设粗糙度的砂面，得到预设图案；

去除贴覆于所述非图案区域的保护膜。

可选的，所述激光切割操作中，采用紫外激光设备切割；所述紫外激光设备的工作参数包括：偏焦2mm～3mm，能量设置30％～40％，电流大小10A。

可选的，所述方法中，重复15次～20次所述按照预设切割路径进行的激光切割操作。

可选的，所述喷砂处理步骤中，喷砂时间为60S，喷砂压力为7.5Mpa。

可选的，在所述在陶瓷工件的表面贴覆保护膜之前，还包括：将所述陶瓷工件的待加工面加工为镜面，并进行超声波清洗。

可选的，所述去除贴覆于所述非图案区域的保护膜的方法包括：将所述陶瓷工件置于浓度为5％的NaOH溶液中浸泡30min。

可选的，在所述去除贴覆于所述非图案区域的保护膜之后，还包括：对所述陶瓷工件进行超声波清洗，镀防指纹膜。

可选的，所述陶瓷工件为氧化锆陶瓷。

一种陶瓷，其表面制作有图案，所述图案按照如上任一所述的陶瓷表面图案加工方法制成。

一种电子设备壳体，所述电子设备壳体由上述陶瓷制成。

与现有技术相比，本发明实施例尤其适用于硬度和耐磨性能优于普通陶瓷的高纯度氧化锆陶瓷的图案加工，具有以下有益效果：

1)本发明实施例对应用于陶瓷工件的保护膜按照较为特殊的性能参数设计制成，不仅适用于对热膨胀系数要求较高的激光加工环境，而且能够在较高压力的喷砂加工环境中也能实现优异的遮蔽功能，有效提升了产品加工质量。

2)本发明实施例采用了高精度的激光设备，按照图案轮廓进行切割处理，图案的位置精度和线条平滑度都远超传统丝印工艺，使得陶瓷产品外观能够达到消费电子行业产品的较高标准，推动了陶瓷产品在消费电子产品领域的推广应用，提高市场占有率。

3)本发明实施例中图案采用喷砂工艺在陶瓷工件的表面进行有规则的破坏制得，与传统的印刷方式和镀膜方式相比，图案无任何脱落风险；同时，图案颜色为陶瓷工件的本体颜色，通过反射光线强弱对比凸显图案效果，整体颜色协调性高，提升了产品的美观度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的陶瓷表面图案加工方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

请参阅图1，本实施例提供了一种陶瓷表面图案加工方法，包括步骤：

步骤101、将陶瓷工件的待加工面加工为镜面，之后进行清洗。

其中，按照加工需求，待加工面可以具体划分为预设图案区域和非图案区域，预设图案区域指的是待加工面上预设图案的制作区域，非图案区域指的是待加工面上不需要进行预设图案制作的区域。

需要说明的是，预设图案可以为任意形状，可以为一整体，也可以为由相互独立的多个组成部分组成，具体不限制。

通过对陶瓷工件进行清洁处理，可以去除陶瓷工件表面的粉尘及油污，避免粉尘对激光的遮挡和反射，以及油污对激光的反射或折射，确保后续激光加工工序的可靠进行。

示例性的，清洗方式具体可以为超声波清洗方式，以使得陶瓷工件的表面达到较高的清洁度。镜面加工具体可采用抛光方式来实现。

步骤102、在陶瓷工件的表面贴覆保护膜，该保护膜的性能参数为：

胶层厚度为80±5um，

粘力为300g/25mm，

抗拉强度≥55MPa，

热收缩率≤25％。

需要说明的是，不同于常规的参数设计，本实施例的保护膜采用了较为特殊的性能参数设计制成，使其最大程度地适用于后续的激光加工环境，避免保护膜在激光加工环境下发生收缩或者与陶瓷工件表面脱离等现象，实现对陶瓷工件的非图案区域的有效遮盖保护功能。

在进行保护膜的贴覆操作时，需要保持良好的平整度，以避免各种非平整状态对后续的激光切割操作产生不良影响。

步骤103、在陶瓷工件的待加工面，重复多次按照预设切割路径进行的激光切割操作，预设切割路径为预设图案区域与非图案区域的分界线，切割深度略大于保护膜的厚度，使得陶瓷工件表面有轻微切割痕迹。

至此，覆盖于待加工面的保护膜由整体被切割为相互分离的两部分，即覆盖于预设图形区域的第一部分和覆盖于非图形区域的第二部分。

由于激光焦点位置的能量时最强的，在焦点距离待加工面过大时，激光作用于待加工面上的能量相对减弱，在获得同等深度的切割效果时需要耗费较长的切割时间，导致切割效率较低；而在焦点距离待加工面过小时，待加工面容易被高能量的激光灼伤，导致发生质量问题。因此，本实施例对激光进行偏焦处理，不仅可适当减少热量堆积，降低对陶瓷工件的损伤，提高加工效果，而且能够提高工作效率。偏焦处理方式可具体为：激光束的焦点距离待加工面的高度为2mm～3mm。

为了提高加工效率，本发明中选择波长更短、能量密度高的紫外线进行加工，紫外激光设备的工作参数包括：能量设置30％～40％，电流大小10A；优选的，重复15次～20次按照预设切割路径进行的激光切割操作

在激光切割过程中，可同时对陶瓷工件进行除尘处理。示例性的，可采用吹气设备将陶瓷工件表面的粉尘吹离，或者通过抽尘设备将陶瓷工件表面的粉尘抽走。本实施例通过对工件进行除尘处理，一方面有利于人体和环境的保护；另一方面能减少粉尘对激光的散射或吸收，还能对减少表层的热量堆积，降低对陶瓷工件的损伤。

步骤104、去除贴覆于预设图案区域表面的保护膜，使得待加工面的预设图形区域裸露于外、非图形区域仍被保护膜所覆盖。

保护膜的去除方式可以为直接人工撕掉方式，也可以为其他自动去除方式，具体不限。

步骤105、对陶瓷工件的待加工面进行喷砂处理，使得裸露的预设图案区域形成为预设粗糙程度的砂面，即得到预设图案。

示例性的，喷砂设备参数设置如下：喷砂时间：60S，喷砂压力：7.5Mpa。

步骤106、去除贴覆于陶瓷工件的待加工面的剩余保护膜。

在预设图形为复杂图形时，若手工去除剩余保护膜，将会需要耗费较长的操作时间，因此，本实施例采用药水去除方式，如将陶瓷工件置于浓度为5％的NaOH溶液中浸泡30min，以除去剩余保护膜。

步骤107、对陶瓷工件进行超声波清洗，以去除陶瓷工件表面的脏污和NaOH溶液残留物等，使得陶瓷工件达到符合要求的清洁度。

步骤108、在陶瓷工件上镀AF膜，按需进行外观检查。

综上，本发明实施例对应用于陶瓷工件的保护膜按照较为特殊的性能参数设计制成，该保护膜不仅适用于对热膨胀系数要求较高的激光加工环境，而且能够在较高压力的喷砂加工环境中也能实现优异的遮蔽功能，避免陶瓷工件表面的非图形区域在加工过程中受到损伤，有效提升了产品质量。

同时，基于激光切割技术，图案的位置精度和线条平滑度都远超传统丝印工艺，在高倍数放大观察时图案边缘无毛刺、锯齿等缺陷，使得产品外观能够达到消费电子行业产品的较高标准；基于喷砂工艺的运用，制得的图案无任何脱落风险，图案颜色为陶瓷工件的本体颜色，整体协调性高，使得陶瓷产品美观度大大提高，推动了陶瓷产品在消费电子产品领域的推广应用。

需要说明的是，在其他实施例中，可重复步骤102至步骤107，以对陶瓷工件进行多次图案制作；每次图案制作的开始，采用保护膜对本次流程的非图案区域进行遮蔽保护，每次图案制作时喷砂设备参数可设置为不同，最终可在陶瓷工件表面实现多个粗糙度不同的图案。

本发明实施例还提供了一种陶瓷，该陶瓷表面具有图案，该图案按照上述加工方法制得。具体的，该陶瓷可以为高纯度的氧化锆陶瓷，也可以为具有其他同等硬度和耐磨性能的陶瓷，具体不限制。

本领域普通技术人员可以理解，陶瓷可以广泛应用于各个技术领域，针对于消费类电子领域，陶瓷可用于制作手机等电子设备外壳，使得电子设备具有手感良好、外观漂亮、天线信号优异以及坚固耐用等优点。

为此，本发明实施例还提供一种电子设备壳体，其由陶瓷加工而成，陶瓷上按照上述流程制作有图案。

需要说明的是，该电子设备可以是手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)等电子设备，本申请实施例对电子设备的具体类型不作任何限制。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，包括步骤：

去除贴覆于所述非图案区域的保护膜。

2.根据权利要求1所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，所述激光切割操作中，采用紫外激光设备切割；所述紫外激光设备的工作参数包括：偏焦2mm～3mm，能量设置30％～40％，电流大小10A。

3.根据权利要求2所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，所述方法中，重复15次～20次所述按照预设切割路径进行的激光切割操作。

4.根据权利要求1所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，所述喷砂处理步骤中，喷砂时间为60S，喷砂压力为7.5Mpa。

5.根据权利要求1所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，在所述在陶瓷工件的表面贴覆保护膜之前，还包括：将所述陶瓷工件的待加工面加工为镜面，并进行超声波清洗。

6.根据权利要求1所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，所述去除贴覆于所述非图案区域的保护膜的方法包括：将所述陶瓷工件置于浓度为5％的NaOH溶液中浸泡30min。

7.根据权利要求1所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，在所述去除贴覆于所述非图案区域的保护膜之后，还包括：对所述陶瓷工件进行超声波清洗，镀防指纹膜。

8.根据权利要求1所述的陶瓷表面图案加工方法，其特征在于，所述陶瓷工件为氧化锆陶瓷。

9.一种陶瓷，其表面制作有图案，其特征在于，所述图案按照如权利要求1至8任一所述的陶瓷表面图案加工方法制成。

10.一种电子设备壳体，其特征在于，所述电子设备壳体由权利要求9所述的陶瓷制成。