CN110962407A - 终端壳体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种终端壳体及其制备方法，所述终端壳体包括陶瓷层和覆盖在所述陶瓷层装配面的塑料层。本公开提供的终端壳体具有全陶瓷外观面，色泽触感佳且耐划刻，还具有装配面的塑胶层，抗摔性好，重量轻且可防止炸裂性破碎。

Description

终端壳体及其制备方法
技术领域
本公开涉及一种终端壳体及其制备方法。
背景技术
随着通讯技术的发展，5G时代即将到来，人们对于无线电信号的传输与接收技术更加地依赖。考虑到导电性金属材料对电磁波的屏蔽作用，手机行业中广泛使用的金属背板外壳在未来将逐步向非金属材料外壳转变。
相关技术中，在手机外壳中使用的非金属材料主要有塑料、玻璃和陶瓷。陶瓷材料具有温润的色泽，与皮肤亲和性更高，受到消费者和各大手机终端商家的极大关注。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种终端壳体及其制备方法。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种终端壳体，所述终端壳体包括陶瓷层和覆盖在所述陶瓷层装配面的塑料层。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端壳体的制备方法，包括：制备陶瓷层；在陶瓷层的装配面覆盖塑料层。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种本公开第二方面所提供的制备方法所制备的终端壳体。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开提供的终端壳体具有全陶瓷外观面，色泽触感佳且耐划刻，还具有装配面的塑胶层，抗摔性好，重量轻且可防止炸裂性粉碎。
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终端壳体的结构图。
图2是根据一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。
图3是根据另一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。
图4是根据又一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。
图5是根据又一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。
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。
图1是根据一示例性实施例示出的陶瓷材料的结构图。如图1所示，所述终端壳体包括陶瓷层1和覆盖在所述陶瓷层装配面的塑料层2。本公开提供的终端壳体具有全陶瓷外观面，色泽触感佳且耐划刻，还具有装配面的塑胶层，抗摔性好，重量轻且可防止炸裂性粉碎。本实施例中的装配面是指手机在装配好之后，陶瓷层无法被直接看到、即与外观面相对的内表面，终端是指计算机网络中处于网络最外围的设备，主要用于用户信息的输入以及处理结果的输出，例如可以为手机和平板电脑等。
在一示例性实施例中，所述陶瓷层的材料例如为氧化锆陶瓷或氧化铝增韧氧化锆陶瓷；所述氧化锆陶瓷例如包括1-10重量％的钇的氧化物、0-10重量％的第一着色剂和余量的氧化锆，又例如包括3-4.5重量％的钇的氧化物、0-5重量％的第一着色剂和余量的氧化锆，所述钇的氧化物例如为三氧化二钇，作为稳定剂使用，所述第一着色剂例如为AB2O4尖晶石色料，A和B例如为选自Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、V、Mg、Ca、Al、Zn或Ti中的不同元素，第一着色剂的颜色例如为单色或彩色，单色例如为黑色、白色、蓝色、绿色、粉色或金色，彩色例如为上述单色的混合颜色；氧化铝增韧氧化锆陶瓷在氧化锆陶瓷的基础上进行进一步加入氧化铝以提高陶瓷的韧性，所述氧化铝增韧氧化锆陶瓷例如包括70-99重量％的氧化锆、0.1-20重量％的氧化铝、0.1-10重量％的钇的氧化物和0-10重量％的第二着色剂，又例如包括82.5-93重量％的氧化锆、0.25-10重量％的氧化铝、2.5-4.5重量％的钇的氧化物和0-5重量％的第二着色剂，所述钇的氧化物作为稳定剂使用，所述第二着色剂例如为AB2O4尖晶石色料，A和B例如为选自Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、V、Mg、Ca、Al、Zn或Ti中的不同元素，第二着色剂的颜色例如为单色或彩色，单色例如为黑色、白色、蓝色、绿色、粉色或金色，彩色例如为上述单色的混合颜色。本实施例中陶瓷层的形状可以根据终端壳体实际需要的形状进行加工或选择。
在一示例性实施例中，所述塑料层例如包括30-100重量％的热塑性塑胶、0-70重量％的增强剂和0-10重量％的色母粒，又例如包括49-99重量％的热塑性塑胶、1-51重量％的增强剂和0-1重量％的色母粒；热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料，例如选自聚苯硫醚(英文简称：PPS，英文全称：Polyphenylene sulfide)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(英文简称：PBT，英文全称：Polybutylene Terephthalate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(英文简称：PET，英文全称：Polyethylene Terephthalate)、聚酰胺树脂(英文简称：PA，英文全称：Polyamide)、聚醚醚酮(英文简称：PEEK，英文全称：Poly-Ether-Ether-Ketone)、聚对亚苯基对苯二甲酰胺(英文简称：LCP，英文全称：Liquid Crystal Polymer)、聚醚砜树脂(英文简称：PES，英文全称：Polyethersulfone)和聚砜(英文简称：PSF，英文全称：Polysulfone)中的一种或多种，增强剂又称增强材料，是指添加到塑料中能与塑料紧密地结合并使塑料的机械力学性能显著提高的物质，例如选自玻璃纤维、碳纤维和石墨烯中的一种或多种；色母粒作为塑料着色剂，一般由颜料和树脂制备，例如选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红、镉红、镉黄、钛白粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或多种。
在一示例性实施例中，陶瓷层具有良好的强度、韧性和硬度，塑料层具有良好的弹性，例如所述氧化锆陶瓷和氧化铝增韧氧化锆陶瓷各自满足以下条件：四点抗弯强度≥1000兆帕(英文为MPa)，断裂韧性≥6.0兆帕.米0.5(英文单位为MPa.m0.5)，维式硬度>1200HV1；所述塑料层的弹性模量例如为20000-80000兆帕，所述陶瓷层和塑料层的结合力例如为50-400千克力/毫米2(英文为Kgf/mm2)，又例如200-360千克力/毫米2。
在一示例性实施例中，陶瓷层和塑料层的形状和尺寸根据预定设计型号进行确定和加工，例如所述陶瓷层的厚度为0.05-20毫米，所述塑料层的厚度为0.05-20毫米；又例如所述陶瓷层的厚度为0.25-0.5毫米，所述塑料层的厚度为0.25-0.6毫米。
在一示例性实施例中，所述塑料层中设置有用于组装的卡扣和/或集成天线，该卡扣用于与手机前壳进行组装，无需使用胶水进行胶接，使塑胶层内侧面作组装配位面，降低组装难度；集成天线例如为PDS(Print Direct Structuring)天线，可以缩小内部天线近空，提高信号效率。
图2是根据一示例性实施例示出的终端壳体的制备方法的流程图。如图2所示，所述方法包括如下步骤。
步骤101：制备陶瓷层。
步骤102：在陶瓷层的装配面覆盖塑料层。
图3是根据另一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。在图2流程的基础上，所述制备陶瓷层的步骤101包括如下步骤。
步骤1011：将陶瓷粉料依次进行成型处理、排胶和烧结，得到陶瓷坯体；所述陶瓷坯体装配面的平面度不大于0.5毫米，例如不大于0.2毫米，装配面长宽尺寸在预定尺寸的±0.5毫米范围内，例如在预定尺寸的±0.2毫米范围内。成型处理指将陶瓷粉料加工至预定形状和材料，例如选自干压-冷等静压成型、注射成型、凝胶注模成型和流延-温等静压成型中的一种。干压-冷等静压成型是指将陶瓷粉料先置于钢模内模压成预设形状及尺寸，然后将仿形模具与干压坯体一起真空包封后置于等静压机内进行等静压进一步致密化。其条件可以包括：干压压力为10-50兆帕，保压时间为1-5秒，等静压压力为150-200兆帕，保压时间为60-240秒；凝胶注模成型是指将含有机单体、交联剂、引发剂、催化剂和陶瓷粉料等的浆料注入非空模具内进行聚合固化成型的工艺，其步骤可以包括：砂磨或球磨制浆、真空除泡、注浆加温固化和缓慢干燥等；流延-温等静压成型是指将陶瓷粉体与粘结剂均匀混合成浆料，然后脱泡流延成膜带，将膜带叠合于模具中置于温等静压机内压合，温等静压的压力为120-200兆帕，保压时间为60-180秒，温度为60-90摄氏度。排胶指通过高温作用将成型处理所使用的有机物质例如粘结剂等分解、蒸发或熔化排出，例如排胶烧结的条件包括：室温缓慢升温至550-650摄氏度，升温时间可以为15-50小时，接着保温0.5-2小时，然后缓慢降至室温，降温时间可以为15-50小时。烧结用于提高陶瓷坯体的强度，其温度可以为1000-1500摄氏度，时间可以为0.5-5小时。
步骤1012：将陶瓷坯体的外观面和外侧面进行粗加工；其中，所述粗加工所得坯体的外观面平面度小于0.1毫米，例如小于0.05毫米，外观面长宽尺寸在预定尺寸的±0.1毫米范围内，例如在预定尺寸的±0.03毫米范围内。粗加工例如采用大水磨等加工设备对陶瓷坯体进行打磨，外观面指手机底平面，外侧面指四个侧面。
图4是根据又一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。在图3流程的基础上，在所述将陶瓷坯体的外观面和外侧面进行粗加工的步骤之后，所述制备陶瓷层的步骤101还包括如下步骤。
步骤1013：将粗加工所得坯体进行表面处理。所述表面处理选自脱脂处理、处理液中浸泡处理、热处理和等离子表面处理中的一种、二种、三种或四种；所述脱脂处理的步骤包括：将粗加工坯体浸泡在脱脂剂中进行超声波处理；所述超声波处理的条件包括：时间可以为5-10分钟；浸泡处理用于将粗加工坯体在酸、碱等溶液中进行浸泡以腐蚀出微孔，使塑料进入微孔中，提高塑料层与陶瓷层的结合力，处理液中浸泡处理的步骤可以包括：将粗加工坯体在酸性处理液和/或碱性处理液中浸泡以腐蚀出1-1000纳米、优例如50-200纳米的微孔，例如，可以先将粗加工坯体置于酸性除油剂中将陶瓷表面吸附的油性有机物去除，然后晾干后转移到酸性处理液中浸泡腐蚀微孔，接着转移到碱性处理液中浸泡后晾干，酸性处理液可以含有硫酸和盐酸的无机酸，也可以含有苹果酸等有机酸，碱性处理液可以含有氢氧化钠和氢氧化钾等，浸泡的时间可以分别为5-60分钟；热处理用于消除经过浸泡处理的坯体表面的纳米微孔尖端裂纹，以提高坯体的强度，例如热处理的条件包括：温度为1000-1500摄氏度，处理时间为5-360分钟；又例如热处理的条件包括：温度为1150-1350摄氏度，处理时间为10-180分钟；等离子表面处理用于通过等离子照射方式使陶瓷表面活化且表面能增加，提高塑料层与陶瓷层的结合力，例如等离子表面处理为将坯体靠近等离子发射枪头或等离子风机，等离子枪头或等离子风机形成的等离子体活化坯体。上述四种处理方式可以根据需要任意选择和组合使用，以提高陶塑结合力，防止后加工过程开裂与结合部出现级差，例如依次将加工坯体进行脱脂处理、处理液中浸泡处理、热处理和等离子表面处理。
需要说明的是，陶瓷层的装配面可以无需进行加工而直接进行注塑成型，从而降低加工时间和加工成本。
图5是根据又一示例性实施例示出的陶瓷材料制备方法的流程图。如图5所示，在图2流程的基础上，在陶瓷层的装配面覆盖塑料层的步骤102包括如下步骤。
步骤1021：将陶瓷层置于注塑模具内进行注塑成型，得到复合坯体；例如，所述注塑成型的温度为150-300摄氏度，压力为50-200兆帕，保压时间为0.3-10秒；又例如所述注塑成型的温度为180-280摄氏度，压力为80-180兆帕，保压时间为0.5-3秒；
步骤1022：将所述复合坯体进行精加工；其中，所述精加工可以选自数控机床加工、研磨抛光和表面镀膜中的一种或多种。
在一示例性实施例中，本公开还提供一种本公开制备方法所制备的终端壳体。
下面将通过具体实施例进一步说明本公开所取得的技术效果，但是并不因此而限制本公开。
本公开实施例中采用GB/T6569《精细陶瓷弯曲强度试验方法》测定陶瓷层的四点抗弯强度。
本公开实施例中采用GB/T 23806-2009《精细陶瓷断裂韧性试验方法单边预裂纹梁(SEPB)法》测定陶瓷层的断裂韧性。
本公开实施例中采用GB/T 16534-2009《精细陶瓷室温硬度试验方法》测定陶瓷层的维式硬度。
本公开实施例中采用GB/T 11337-2004《平面度误差检测指示器法》测定平面度。
实施例1
将陶瓷粉料(组成为：90.5重量的％ZrO2，4.5重量％的Y2O3，5重量％的MgCr2O4尖晶石色料)在15兆帕干压1秒成型和在180兆帕下冷等静压120秒成型，排胶阶段从室温经过45小时升温至650摄氏度，保温0.5小时，然后经15小时降至室温，接着升温至1400摄氏度烧结2小时得到陶瓷坯体，陶瓷坯体的装配面的平面度为0.2毫米，装配面长宽尺寸在预定尺寸的±0.2毫米范围内。
将所得陶瓷坯体的外观面和外侧面用大水磨进行粗加工，使所得粗加工坯体的外观面平面度小于0.05毫米，外观面长宽尺寸在预定尺寸的±0.03毫米范围内。
将粗加工坯体进行脱脂处理，脱脂处理的条件包括：在超声波腔的脱脂液中浸泡5分钟，然后将脱脂处理后的坯体在酸处理液中进行浸泡处理20分钟，以腐蚀出孔径在50-200纳米范围内的微孔，接着将浸泡处理后的坯体在1250摄氏度下进行热处理60分钟，使坯体表面纳米微孔无尖端裂纹缺陷，然后采用等离子枪对热处理后的坯体进行等离子表面处理，活化坯体表面，增加结合力，得到陶瓷层K1。陶瓷层K1的四点抗弯强度为1250兆帕，断裂韧性为6.3兆帕.米0.5，维式硬度为1290HV1。
将陶瓷层K1置于注塑模具内，并对陶瓷层K1的装配面进行注塑成型，得到复合坯体，注塑成型的条件为温度为230摄氏度，压力为180兆帕，时间为1秒，所用塑料的弹性模量为43000兆帕，其包括49重量％的聚酰胺树脂、50重量％的玻璃纤维增强剂和1重量％的含炭黑的色母粒。
将复合坯体进行精加工，得到终端壳体S1，其中陶瓷层的厚度为0.32毫米，塑料层的厚度为0.5毫米。
采用万能材料试验机进行陶瓷层和塑料层的拉伸测试，最大载荷作为陶瓷层和塑料层结合力，终端壳体S1的结合力为300千克力/毫米2。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处仅在于粗加工坯体仅进行脱脂处理。得到陶瓷层K2的四点抗弯强度为1150兆帕，断裂韧性为6.5兆帕.米0.5，维式硬度为1335HV1。所得终端壳体S2的结合力为250千克力/毫米2。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处仅在于粗加工坯体不进行浸泡处理。得到陶瓷层K3的四点抗弯强度为1300兆帕，断裂韧性为6.8兆帕.米0.5，维式硬度为1360HV1。所得终端壳体S3的结合力为100千克力/毫米2。
实施例4
与实施例1基本相同，不同之处仅在于粗加工坯体不进行热处理。得到陶瓷层K4的四点抗弯强度为1100兆帕，断裂韧性为7.0兆帕.米0.5，维式硬度为1265HV1。所得终端壳体S4的结合力为280千克力/毫米2。
实施例5
与实施例1基本相同，不同之处仅在于粗加工坯体不进行等离子表面处理。得到陶瓷层K5的四点抗弯强度为1340兆帕，断裂韧性为6.7兆帕.米0.5，维式硬度为1270HV1。所得终端壳体S5的结合力为260千克力/毫米2。
实施例6
与实施例1基本相同，不同之处仅在于粗加工坯体直接作为陶瓷层。得到陶瓷层K6的四点抗弯强度为1000兆帕，断裂韧性为6.0兆帕.米0.5，维式硬度为1250HV1。所得终端壳体S6的结合力为100千克力/毫米2。
从实施例可以看出，本公开提供的终端壳体结合力高，尤其经过表面处理后的终端壳体结合力更高。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请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 (10)

1.一种终端壳体，其特征在于，所述终端壳体包括陶瓷层和覆盖在所述陶瓷层装配面的塑料层。
2.根据权利要求1所述的终端壳体，其特征在于，所述陶瓷层的材料为氧化锆陶瓷或氧化铝增韧氧化锆陶瓷；
所述氧化锆陶瓷包括1-10重量％的钇的氧化物、0-10重量％的第一着色剂和余量的氧化锆；所述氧化锆陶瓷优选包括3-4.5重量％的钇的氧化物、0-5重量％的第一着色剂和余量的氧化锆；
所述第一着色剂为AB2O4尖晶石色料，A和B为选自Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、V、Mg、Ca、Al、Zn或Ti中的不同元素；
所述氧化铝增韧氧化锆陶瓷包括70-99重量％的氧化锆、0.1-20重量％的氧化铝、0.1-10重量％的钇的氧化物和0-10重量％的第二着色剂；所述氧化铝增韧氧化锆陶瓷优选包括82.5-93重量％的氧化锆、0.25-10重量％的氧化铝、2.5-4.5重量％的钇的氧化物和0-5重量％的第二着色剂；
所述第二着色剂为AB2O4尖晶石色料，A和B为选自Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、V、Mg、Ca、Al、Zn或Ti中的不同元素；
所述塑料层包括30-100重量％的热塑性塑胶、0-70重量％的增强剂和0-10重量％的色母粒；所述塑料层优选包括49-99重量％的热塑性塑胶、1-51重量％的增强剂和0-1重量％的色母粒；
所述热塑性塑胶选自聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺树脂、聚醚醚酮、聚对亚苯基对苯二甲酰胺、聚醚砜树脂和聚砜中的一种或多种，所述增强剂选自玻璃纤维、碳纤维和石墨烯中的一种或多种；所述色母粒选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红、镉红、镉黄、钛白粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的终端壳体，其特征在于，所述氧化锆陶瓷和氧化铝增韧氧化锆陶瓷各自满足以下条件：四点抗弯强度≥1000兆帕，断裂韧性≥6.0兆帕.米0.5，维式硬度>1200HV1；
所述塑料层的弹性模量为20000-80000兆帕；
所述陶瓷层和塑料层的结合力为50-400千克力/毫米2。
4.根据权利要求1所述的终端壳体，其特征在于，所述陶瓷层的厚度为0.05-20毫米，所述塑料层的厚度为0.05-20毫米；所述陶瓷层的厚度优选为0.25-0.5毫米，所述塑料层的厚度优选为0.25-0.6毫米。
5.根据权利要求1所述的终端壳体，其特征在于，所述塑料层中设置有用于组装的卡扣和/或集成天线。
6.一种终端壳体的制备方法，其特征在于，包括：
制备陶瓷层；
在陶瓷层的装配面覆盖塑料层。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备陶瓷层的步骤包括：
将陶瓷粉料依次进行成型处理、排胶和烧结，得到陶瓷坯体；其中，所述陶瓷坯体装配面的平面度不大于0.5毫米，优选不大于0.2毫米，装配面长宽尺寸在预定尺寸的±0.5毫米范围内，优选在预定尺寸的±0.2毫米范围内；所述成型处理选自干压-冷等静压成型、注射成型、凝胶注模成型和流延-温等静压成型中的一种；
将陶瓷坯体的外观面和外侧面进行粗加工；其中，所述粗加工所得坯体的外观面平面度小于0.1毫米，优选小于0.05毫米，外观面长宽尺寸在预定尺寸的±0.1毫米范围内，优选在预定尺寸的±0.03毫米范围内。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述将陶瓷坯体的外观面和外侧面进行粗加工的步骤之后，所述制备陶瓷层的步骤还包括：
将粗加工所得坯体进行表面处理，所述表面处理选自脱脂处理、处理液中浸泡处理、热处理和等离子表面处理中的一种、二种、三种或四种；其中：
所述脱脂处理的步骤包括：将粗加工坯体浸泡在脱脂剂中进行超声波处理；
所述处理液中浸泡处理的步骤包括：将粗加工坯体在酸性处理液和/或碱性处理液中浸泡以腐蚀出孔径在1-1000纳米、优选在50-200纳米范围内的微孔；
所述热处理的条件包括：温度为1000-1500摄氏度，处理时间为5-360分钟；所述热处理的条件优选包括：温度为1150-1350摄氏度，处理时间为10-180分钟。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在陶瓷层的装配面覆盖塑料层的步骤包括：
将陶瓷层置于注塑模具内进行注塑成型，得到复合坯体；其中，所述注塑成型的温度为150-300摄氏度，压力为50-200兆帕，保压时间为0.3-10秒；所述注塑成型的温度优选为180-280摄氏度，压力为80-180兆帕，保压时间为0.5-3秒；
将所述复合坯体进行精加工；其中，所述精加工选自数控机床加工、研磨抛光和表面镀膜中的一种或多种。
10.权利要求6-9中任意一项制备方法所制备的终端壳体。
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