CN113427597A - 制备高强度的壳体组件的方法、壳体组件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了制备高强度的壳体组件的方法、壳体组件和电子设备。所述方法包括:将陶瓷粉与第一塑胶混合,形成第一坯体;对所述第一坯体进行表面腐蚀处理,在所述第一坯体一侧的表面形成微孔;将增强塑胶注入到所述第一坯体一侧的微孔中,形成壳体组件;其中,所述增强塑胶的强度大于所述第一塑胶的强度。由此,增强塑胶可以对壳体组件起到强支撑的作用,有效提高壳体组件的强度。

Description

制备高强度的壳体组件的方法、壳体组件和电子设备
技术领域
本发明属于材料技术领域,具体涉及制备高强度的壳体组件的方法、壳体组件和电子设备。
背景技术
电子设备已成为生活中的必需品,人们对其的要求也越来越高,它不光是一种科技产品也是一种精致的艺术品,因而对壳体组件的要求也越来越高,不止要求有靓丽的外观质感还要有高强度的要求。目前常用的形成壳体组件的材料为塑胶、玻璃、金属和陶瓷,其中陶瓷因温婉如玉的质感而备受关注,但因其具有质量重、强度差等问题,导致其无法大批量使用。
因此,目前的制备高强度的壳体组件的方法、壳体组件和电子设备仍有待改进。
发明内容
为改善现有技术的缺陷,本发明提供一种制备高强度的壳体组件的方法,包括:将陶瓷粉与第一塑胶混合,形成第一坯体;对所述第一坯体进行表面腐蚀处理,在所述第一坯体一侧的表面形成微孔;将增强塑胶注入到所述第一坯体一侧的微孔中,形成壳体组件;其中,所述增强塑胶的强度大于所述第一塑胶的强度。由此,增强塑胶可以对壳体组件起到强支撑的作用,从而有效提高壳体组件的强度。
本发明还提供一种壳体组件,所述壳体组件是前文所述的方法制备得到的。由此,该壳体组件具有前文所述的方法所具有的全部特征和优点,在此不再赘述。
本发明还提供一种壳体组件,包括壳体本体,所述壳体本体包括无机组分以及第一塑胶,所述壳体本体一侧的表面具有微孔结构,所述微孔结构中填充有增强塑胶;所述无机组分包括氧化锌、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅的至少一种;所述第一塑胶包括丙烷磺酸吡啶嗡盐、聚亚苯基砜树脂、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的至少一种;所述增强塑胶是由第二塑胶和第一改性剂密炼共混,挤出造粒得到的,所述第二塑胶包括聚碳酸酯、含玻纤的聚碳酸酯、聚酰胺、含玻纤的聚酰胺的至少一种。由此,该壳体组件具有高强度的优点,可以满足使用需求。
本发明还提供一种电子设备,所述电子设备包括:显示屏组件、主板和壳体组件;所述壳体组件为前文所述的壳体组件;所述显示屏组件与所述壳体组件相连,所述显示屏组件与所述壳体组件之间限定出安装空间;所述主板设在所述安装空间内且与所述显示屏组件电连接。由此,该电子设备具有前文所述的壳体组件所具有的全部特征和优点,在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明一个实施例中,制备高强度的壳体组件的方法流程图;
图2为本发明一个实施例中,形成第一坯体的方法流程图;
图3为本发明一个实施例中,对第一坯体进行表面腐蚀处理的方法流程图;
图4为本发明一个实施例中,形成壳体组件的方法流程图;
图5为本发明另一个实施例中,制备高强度的壳体组件的方法流程图;
图6为本发明一个实施例中,形成功能层的方法流程图;
图7为本发明一个实施例中,壳体组件的结构示意图;
图8为本发明一个实施例中,电子设备的结构示意图。
附图标记说明:
100-壳体组件,200-显示屏组件,110-壳体主体,111-微孔结构。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂未注明生产厂商者,均为可以通过市场购买获得的常规产品。
本发明是基于发明人对以下问题的发现和认识而作出的:常用的形成壳体组件的材料包括塑胶、玻璃、金属和陶瓷。其中陶瓷具有温婉如玉的质感,但是其还具有质量重、强度差等缺点。陶瓷塑胶复合材料具有质量轻的优势,可以在一定程度上改善陶瓷质量重的缺陷。但是现有的陶瓷塑胶复合材料在厚度较薄时,产品强度仍旧难以满足使用要求。
有鉴于此,本发明提供一种制备高强度的壳体组件的方法。该方法采用陶瓷粉与第一塑胶混合形成第一坯体,随后在第一坯体的一侧形成微孔结构,并在微孔结构中填充强度较高的增强塑胶。由此,可以在第一坯体未填充增强塑胶的一侧保持陶瓷材料的外观优势,同时利用另一侧的增强塑胶可以有效提升该壳体组件的整体机械强度,进而在该壳体组件整体厚度较薄的情况下,仍旧可保持一定的机械强度以及壳体组件外观面的陶瓷质感。
根据本发明的实施例,参考图1,该方法包括:
S100、将陶瓷粉与第一塑胶混合,形成第一坯体
该步骤中,将陶瓷粉与第一塑胶混合,形成第一坯体。由此,陶瓷粉与第一塑胶形成的第一坯体不仅具有较高的强度,还具有较轻的重量。
根据本发明的一些实施例,参考图2,形成第一坯体具体可以包括:
S110、将陶瓷粉与第二改性剂混合进行改性,形成改性陶瓷粉体
该步骤中,对陶瓷粉进行改性,可以提高陶瓷粉与第一塑胶的结合力。
根据本发明的实施例,该步骤包括:将陶瓷粉与第二改性剂混合进行改性,形成改性陶瓷浆料。随后,对改性陶瓷浆料进行干燥,形成改性陶瓷粉体。
根据本发明的实施例,形成改性陶瓷浆料包括:将20-70重量份的陶瓷粉与0.1-3重量份的第二改性剂、0.1-1重量份的分散剂、1-20重量份的色料混合,加入水,进行球磨,得到改性陶瓷浆料。
根据本发明的实施例,陶瓷粉包括氧化锌、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅的至少一种。上述陶瓷粉可以较好地与第一塑胶混合,从而能够降低形成的第一坯体的质量,同时提升第一坯体的韧性,并保持一定的机械强度。
陶瓷粉的粒径为20nm-1μm,例如20nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1μm。如果陶瓷粉的粒径过小,则存在不易分散的缺陷。如果陶瓷粉的粒径过大,则会影响最终产品的外观效果,导致壳体组件的外观效果较差,壳体组件容易有坑裂。当陶瓷粉的粒径为20nm-1μm时,既可以均匀分散,又不会影响壳体组件的外观效果。
第二改性剂包括硅烷偶联剂、柠檬酸铵、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、三乙醇铵的至少一种,该第二改性剂可以提高陶瓷粉与第一塑胶的结合力。
分散剂包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、硬脂酸、硬脂酸铵的至少一种,该分散剂可以确保陶瓷粉的良好分散。
色料包括有机色料、无机色料的至少一种。技术人员可以根据不同的外观颜色需求选择不同种类的色料。例如,当需要黑色外观效果时,可以将氧化铁、氧化钴、氧化锰、炭黑的至少一种作为色料使用。
根据本发明的实施例,按照上述含量称取原料(陶瓷粉、第二改性剂、分散剂和色料),与水、研磨球在球磨罐中进行球磨分散,制得改性陶瓷浆料。原料与水与研磨球的质量比可以为1:(1-3):(0.5-1)。研磨球的材质可以为氧化铝、氧化锆的至少一种,球磨分散的时间可以为12-48h。
在制备得到改性陶瓷浆料之后,将改性陶瓷浆料进行干燥,形成改性陶瓷粉体。本发明对干燥的具体条件不作限制,只要能够除去改性陶瓷浆料中的溶剂即可。例如进料温度控制在70-80℃,进风温度控制在130-160℃,排风温度70-85℃,塔内温度控制在70-90℃,塔内负压50-150Pa,由此,可以更好的除去改性陶瓷浆料中的溶剂。
S120、将改性陶瓷粉体与第一塑胶混合并注射成型
根据本发明的实施例,可以先将改性陶瓷粉体与第一塑胶混合,形成喂料,随后将喂料注射成型。
根据本发明的实施例,第一塑胶包括丙烷磺酸吡啶嗡盐(PPS)、聚亚苯基砜树脂(PPSU)、聚酰胺(PA)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的至少一种。上述第一塑胶可以较好地与陶瓷粉混合,从而能够降低形成的第一坯体的质量,同时提升第一坯体的韧性,并保持一定的机械强度。
根据本发明的实施例,改性陶瓷粉体与第一塑胶的质量比可以为(0.5~0.8):(0.2~0.5)。在该质量比范围内时,可以使形成的第一坯体在具有高强度的同时,还具有较轻的重量。如果该质量比过大或过小,则不能保证第一坯体能同时具有高强度和较轻的重量。
根据本发明的实施例,在改性陶瓷粉与第一塑胶混合之后,可以通过密炼机或共混挤出机进行分散。本发明对共混/密炼的次数不作限制,技术人员可以根据需要进行调整,只要能确保物料混合均匀即可,随后再进行挤出造粒制得注射用的喂料。在本发明的一些实施例中,共混/密炼的次数可以为2-5次,可以使改性陶瓷粉与第一塑胶混合的更加均匀。
本发明对注射成型的具体条件不作限制,技术人员可以根据需求进行调整。示例性的,可以将喂料在90-150℃进行烘干8-12h,随后加入注射机中进行注射成型,成型温度控制在320-360℃,注射速度控制在70-100%,注射压力控制在120-250MPa,模具温度控制在130-180℃,保压时间控制在2-60s。
S130、将注射成型得到的物料进行第一热处理,以得到第一坯体
该步骤中,将注射成型得到的物料进行第一热处理,可以使第一塑胶与改性陶瓷粉体进行共聚合,使坯料的结构更加密实。
根据本发明的实施例,第一热处理的升温过程可以是阶段升温,由此可以使共聚合反应更加充分。
根据本发明的实施例,可以将步骤S120中的物料,用对应的夹治具支撑产品放于烘箱中,进行阶段升温。阶段升温可以为:在0.5-1h的时间内由室温升温到150℃,在150℃的温度下保温2-4h,在2-4h的时间内由150℃升温至260℃,在260℃的温度下保温2-4h,在0.5-1h的时间内由260℃升温到280-350℃并保温4-8h。在阶段升温之后,可以将物料由高温自然降温到室温,制得坯料。
根据本发明的实施例,在进行第一热处理之后,所述方法还包括:将经过第一热处理的坯料进行第一切割处理,以得到第一坯体。
根据本发明的实施例,第一切割处理包括:CNC加工掉进料点、冷料槽等,制备形成具有规则形状的第一坯体。
S200、对第一坯体进行表面腐蚀处理,在第一坯体一侧的表面形成微孔
该步骤中,对第一坯体进行表面腐蚀处理,在第一坯体一侧的表面形成微孔。通过控制表面腐蚀处理的条件可以控制腐蚀程度,保证第一坯体的表层腐蚀的深度适中。
根据本发明的实施例,对第一坯体进行表面腐蚀处理包括:将第一坯体放于酸溶液中,进行腐蚀。由此,酸溶液可以腐蚀掉第一坯体中的无机部分,使第一坯体形成微孔。需要说明的是,无机部分即前文所述的陶瓷粉,包括氧化锌、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅的至少一种。
根据本发明的一些实施例,参考图3,对第一坯体进行表面腐蚀处理包括:
S210、将第一坯体放于第一酸溶液中,进行一次腐蚀
该步骤中,将第一坯体放于第一酸溶液中,浸润,进行一次腐蚀,使第一坯体的表层形成微孔。浸润可以确保一次腐蚀在第一坯体的外表面均匀的进行。
根据本发明的实施例,第一酸溶液选自硝酸、氢氟酸、硫酸的至少一种,第一酸溶液的质量浓度为20-80%,例如20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%。一次腐蚀的时间可以为0.5-12h,例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h。
根据本发明的实施例,在一次腐蚀之后,还包括:用水对经过一次腐蚀后的第一坯体进行清洗。通过清洗,可以除去腐蚀过程中留在第一坯体表面的陶瓷粉,避免了残留在第一坯体表面的陶瓷粉导致腐蚀力度不够的问题。
根据本发明的实施例,可以将经过清洗的第一坯体进行二次腐蚀,以达到需要的腐蚀力度。
S220、将经过一次腐蚀的第一坯体放于第二酸溶液中,进行二次腐蚀
根据本发明的实施例,将经过一次腐蚀的第一坯体放于第二酸溶液中,浸润,进行二次腐蚀。本发明采用一次腐蚀与二次腐蚀相结合的方式,可以确保腐蚀更充分的进行。
根据本发明的实施例,第二酸溶液可以与第一酸溶液相同或不同,彼此独立地选自硝酸、氢氟酸、硫酸的至少一种。
第二酸溶液的质量浓度可以与第一酸溶液的质量浓度相同或不同,彼此独立地为20-80%,例如20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%。
二次腐蚀的时间可以为0.5-6h,例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h。
根据本发明的实施例,经过一次腐蚀和二次腐蚀后,第一坯体表面的微孔的直径为50-1000nm,例如可以为50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm。
根据本发明的实施例,第一坯体表面的微孔自第一坯体的表面一侧向第一坯体的内部延伸,微孔的深度为0.01-0.2mm,例如可以为0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm。
通过控制第一酸溶液的质量浓度、一次腐蚀的时间、第二酸溶液的质量浓度、二次腐蚀的时间,可以控制腐蚀程度。发明人发现,当第一酸溶液的质量浓度、一次腐蚀的时间、第二酸溶液的质量浓度、二次腐蚀的时间在上述范围内时,可以确保腐蚀程度适中,确保在第一坯体的表层的一定深度发生腐蚀。如果腐蚀程度过大,腐蚀的深度过大,会影响坯体的强度,在后续的处理步骤中容易出现坯体开裂的不良问题。如果腐蚀程度过小,腐蚀的表层深度过小,则后续步骤中注入到微孔中的增强塑胶的量过少,导致最终的产品强度偏低。本发明的腐蚀深度适中,可以使注入到微孔中的增强塑胶的量适中,可以使第一坯体具有较高的强度,为后续处理步骤中提供支撑,使最终的产品具有高强度,满足使用需求。
表面腐蚀处理可以是在第一坯体的一侧进行,也可以在第一坯体的两侧均进行腐蚀。腐蚀在一侧进行时,需要对第一坯体的另一侧进行屏蔽。还可以在第一坯体的两侧均腐蚀,在后续步骤中仅在第一坯体的一侧注入增强塑胶,随后通过包括但不限于切割、抛光等操作,去除第一坯体的另一侧形成的微孔结构,以获得陶瓷外观。由此,既可以增强壳体组件的强度,又可以使壳体组件的外观面具有陶瓷的外观效果。
S300、将增强塑胶注入到第一坯体一侧的微孔中,形成壳体组件
该步骤中,将增强塑胶注入到第一坯体一侧的微孔中,形成壳体组件。其中,增强塑胶的强度大于第一塑胶的强度。由此,第二塑胶可以对壳体组件起到增加强度的作用,使壳体组件具有高强度,满足使用需求。
根据本发明的实施例,增强塑胶是由第二塑胶和第一改性剂密炼共混,挤出造粒得到的。
第二塑胶包括聚碳酸酯(PC)、含玻纤的聚碳酸酯(PC+玻纤)、聚酰胺(PA)、含玻纤的聚酰胺(PA+玻纤)的至少一种。根据本发明的实施例,含玻纤的聚碳酸酯(PC+玻纤)、含玻纤的聚酰胺(PA+玻纤)中玻纤的含量可以为20-60%。
第一改性剂包括硅烷偶联剂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、三乙醇铵的至少一种。通过第一改性剂,可以增强第二塑胶与无机相的结合力。
第一改性剂与第二塑胶的质量比可以为2-10:100,例如2:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100。
在第一坯体一侧的表面形成微孔之后,参考图4,所述方法包括:
S310、将增强塑胶注入到第一坯体一侧的微孔中,形成复合坯体
该步骤中,第一坯体包括外观面和与外观面相对的内表面,形成复合坯体包括:将增强塑胶注入到第一坯体的内表面一侧的微孔中。在第一坯体的内表面注入增强塑胶,可以有效的提高第一坯体的强度,进而提高最终形成的壳体组件的强度。由于第一坯体的外观面还需要加工处理,因此在外观面一侧不注入增强塑胶,可以使外观面具有陶瓷的外观效果。
需要说明的是,此处的外观面是指面向用户的一侧,即用户可以看到的一侧。
根据本发明的一些实施例,采用高压高速将增强塑胶注入到第一坯体一侧的微孔中,制得复合坯体。具体地,形成复合坯体包括:将步骤S200制得的第一坯体放于模具中,外观面贴紧模腔,内表面靠向进料点,用增强塑胶进行注射,成型温度为200-350℃、模温为90-150℃、速度为50-95%、压力为80-200MPa。
S320、将复合坯体进行第二热处理,形成第二坯体
该步骤中,将复合坯体进行第二热处理,可以使微孔中的增强塑胶相与第一塑胶进行支链化交联反应,提高结合力。
根据本发明的实施例,第二热处理的升温过程可以是阶段升温,由此可以使交联反应更加充分。
根据本发明的实施例,可以将步骤S310制得的复合坯体放于烘箱中,并进行阶段升温。阶段升温可以为:在0.5-1h的时间内由室温升温到150℃,在150℃的温度下保温2-4h,在0.5-1h的时间内由150℃升温至200-280℃,并保温4-8h。在阶段升温之后,可以将复合坯体由高温自然降温到室温,形成第二坯体。
S330、对第二坯体进行第二切割处理和研磨抛光处理,形成壳体组件
该步骤中,第二坯体包括外观面和与外观面相对的内表面,对第二坯体进行第二切割处理和研磨抛光处理包括:将第二坯体的外观面一侧的微孔结构切除。由此,可以避免外观面一侧的微孔结构对后续加工步骤的影响,还可以避免外观面一侧的微孔结构影响壳体组件的外观效果。
其中,第二切割处理包括:将第二坯体按产品图纸进行CNC加工,CNC加工的具体参数可以根据产品需求进行调整。示例性的,CNC加工选用金刚石PCD铣刀,主轴转速控制在10000-25000rpm,单次切削量控制在0.01-0.50mm。
技术人员可以根据产品结构和需求选择研磨抛光处理的具体处理条件。示例性的,可以将CNC加工好的产品采用五轴研磨抛光机、13.6B双面研磨机或扫光机进行抛光。抛光包括粗抛和精抛两道工序。粗抛采用扫光机、双面研磨机、五轴抛光机中的一种或多种,抛光盘选自猪毛、磨皮盘、阻尼布、胶丝、铜丝、地毯或猪毛+磨皮复合材料中的至少一种。抛光助剂选用水系钻石研磨液、油系钻石研磨液的至少一种,抛光助剂的粒度可以为0.5-20μm,抛光助剂的质量浓度可以为1-30%。精抛一般采用扫光机、双面研磨机的至少一种,抛光液选用氧化硅、氧化铈抛光液中的一种,抛光液的粒度可以为50-500nm,抛光液的质量浓度为5-45%。
在增强塑胶注入到第一坯体一侧的微孔中之后,参考图5,所述方法还包括:
S400、在壳体组件的表面形成功能层
该步骤中,在壳体组件的表面形成功能层,功能层可以使壳体组件具有更加丰富的效果。需要说明的是,功能层与增强塑胶位于壳体组件的相对的两个侧面上。
功能层可以包括选自以下的至少之一:耐磨层、抗指纹膜层。形成功能层的方式包括溅射真空镀、蒸发镀膜的至少之一。
根据本发明的实施例,参考图6,形成功能层包括:
S410、在壳体组件的表面形成耐磨层
该步骤中,形成耐磨层的材料包括石墨、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化铬、氮化钛的至少一种,由此可以提高壳体组件的耐磨性能。
根据本发明的实施例,耐磨层的厚度为500nm-3μm,在该厚度下,既可以有效的提高壳体组件的耐磨性能,又不影响壳体组件主体的外观效果,壳体组件具有温婉如玉的质感。
S420、在耐磨层远离壳体组件的一侧形成抗指纹膜层
该步骤中,在耐磨层远离壳体组件的一侧形成抗指纹膜层,由此可以使壳体组件具有防指纹、防油、防灰尘的效果。
本发明还提供一种壳体组件,该壳体组件是前文所述的方法制备得到的。由此,该壳体组件具有前文所述的壳体组件所具有的全部特征和优点,在此不再赘述。总的来说,该壳体组件具有高强度,可以满足使用需求,改善了现有陶瓷塑胶复合材料的强度偏低的缺陷。
本发明还提供一种壳体组件,参考图7,包括壳体本体110,壳体本体110包括无机组分以及第一塑胶,壳体本体110一侧的表面具有微孔结构111,微孔结构中填充有增强塑胶;所述无机组分包括氧化锌、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅的至少一种;所述第一塑胶包括丙烷磺酸吡啶嗡盐、聚亚苯基砜树脂、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的至少一种;所述增强塑胶是由第二塑胶和第一改性剂密炼共混,挤出造粒得到的,所述第二塑胶包括聚碳酸酯、含玻纤的聚碳酸酯、聚酰胺、含玻纤的聚酰胺的至少一种。由此,该壳体组件具有高强度的优点,可以满足使用需求。
在本发明的一些实施例中,该壳体组件是由前文所述的方法制备得到的。由此,该壳体组件具有前文所述的方法所具有的全部特征和优点,在此不再赘述。
本发明还提供一种电子设备,参考图8,该电子设备包括:显示屏组件200、主板和壳体组件100,壳体组件100为前文所述的壳体组件,显示屏组件200与壳体组件100相连,显示屏组件200与壳体组件100之间限定出安装空间,主板设在所述安装空间内且与显示屏组件200电连接。由此,该电子设备具有前文所述的壳体组件所具有的全部特征和优点,在此不再赘述。
需要说明的是,本申请对电子设备的具体类型不受特别限制,例如,电子设备可以为手机、智能手表、掌上电脑、笔记本电脑、膝上型计算机、台式计算机、便携式游戏设备、录像机、照相机、寻呼机或者打印机等等。具体的,电子设备可以为移动电话或智能电话(例如,基于iPhone TM,基于Android TM的电话),便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM,PlayStation Portable TM,Gameboy Advance TM,iPhone TM)、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备,其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等,电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如,诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身或智能手表的头戴式设备(HMD))。
本申请下面所描述的示例,除非另有说明,所使用的试剂均可以从市场上购得或者可以通过本申请所描述的方法制备而得。
实施例1
(1)制备改性陶瓷浆料:称取68重量份的陶瓷粉、0.2重量份的第二改性剂、0.5重量份的分散剂、3重量份的色料。其中,陶瓷粉为氧化锆和氧化铝的混合物,氧化锆与氧化铝的质量比为2:8,陶瓷粉的直径为500-800nm,改性剂为硅烷偶联剂,分散剂为PVA和PEG的混合物,色料为炭黑。
将称取好的上述原材加入水和氧化铝/氧化锆球,放于球磨罐中球磨分散24h,制得改性陶瓷浆料。
(2)改性陶瓷粉体的制备:将步骤(1)中制得的改性陶瓷浆料进行喷雾干燥造粒制得改性陶瓷粉体。进料温度控制在70℃,进风温度控制在150℃,排风温度85℃,塔内温度控制在90℃,塔内负压100Pa。
(3)制备喂料:将步骤(2)中制得的改性陶瓷粉体与第一塑胶进行混合,第一塑胶的材料为PPS与PPSU的混合物。改性陶瓷粉体与第一塑胶的质量比为0.7:0.3,混合后用密炼机或共混挤出机进行分散,进行共混/密炼4次,确保物料混合均匀后再进行挤出造粒制得注射用的喂料。
(4)注射成型:将步骤(3)中制得的喂料在100℃进行烘干8h,随后加入注射机中进行注射成型,成型温度控制在325℃,注射速度控制在80%,注射压力控制在180MPa,模具温度控制在145℃,保压时间控制在20s。
(5)进行第一热处理:将步骤(4)得到的物料,用对应的夹治具支撑产品放于烘箱中,并按以下曲线进行升温聚合:(1)在1h的时间内由室温升温到150℃,(2)在150℃的温度下保温2h,(3)在2h的时间内由150℃升温至260℃,(4)在260℃的温度下保温2h,(5)在1h的时间内由260℃升温到320℃并保温4h。随后自然降温到室温,制得坯料。
(6)进行第一切割处理:将步骤(5)制得的坯料CNC加工掉进料点、冷料槽等,制备具有规则形状的第一坯体。
(7)表面腐蚀处理:随后将步骤(6)制得的第一坯体放于第一酸溶液中,浸润,进行一次腐蚀,一次腐蚀的时间为6h。用水清洗干净后,将第一坯体放于第二酸溶液中,浸润,进行二次腐蚀,二次腐蚀的时间为6h。随后,清洗干净,制得表面腐蚀处理后的第一坯体,第一坯体的表面形成微孔。
其中,第一酸溶液和第二酸溶液相同或不同,彼此独立地选自硝酸、氢氟酸、硫酸中的至少一种。第一酸溶液和第二酸溶液的质量溶度均为80%。
(8)制备增强塑胶:将第二塑胶和第一改性剂密炼共混,并挤出造粒,制得增强塑料。
其中,第二塑胶为市场购买的PC+玻纤(PC+玻纤中的玻纤含量为50%)。第一改性剂为硅烷偶联剂与聚丙烯酸的混合物。第一改性剂与第二塑胶的质量比为5:100。
(9)形成复合坯体:将步骤(7)中制得第一坯体放于模具中,外观面贴紧模腔,内表面靠向进料点。使用步骤(8)中的增强塑胶进行注射,采用高压高速将增强塑胶注入到第一坯体的微孔中,成型温度为250℃、模温为120℃、速度为75%、压力为180MPa,制得复合坯体。
(10)进行第二热处理:将步骤(9)中制得的复合坯体放于烘箱中,并按以下曲线进行升温聚合:(1)在1h的时间内由室温升温到150℃,(2)在150℃的温度下保温2h,(3)在1h的时间内由150℃升温至260℃,并保温4h。随后自然降温到室温,制得第二坯体。
(11)进行第二切割处理:将步骤(10)制得的第二坯体,按产品图纸进行CNC加工,CNC加工选用金刚石PCD铣刀,主轴转速控制在22000rpm,单次切削量控制在0.05mm。
(12)进行研磨抛光处理:将步骤(11)CNC加工好的产品采用五轴研磨抛光机进行粗抛,随后采用扫光机进行精抛,抛光液为氧化硅,抛光液的质量浓度为40%。
(13)形成功能层:将步骤(12)制得的抛光好的产品,用溅射真空镀或蒸发镀膜的方式在产品表面镀一层耐磨层,耐磨层的材料为氧化锆和氧化硅,耐磨层的厚度为500nm。镀完耐磨层后,再在耐磨层远离坯体的一侧镀抗指纹膜层。其中,耐磨层与增强塑胶位于壳体组件相对的两个表面上。
最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例2
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(3)中,改性陶瓷粉体与第一塑胶的质量比为0.5:0.5。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例3
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(3)中,改性陶瓷粉体与第一塑胶的质量比为0.8:0.2。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例4
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一酸溶液的质量溶度为20%,一次腐蚀的时间为12h。
第二酸溶液的质量溶度为70%,二次腐蚀的时间为0.5h。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例5
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一酸溶液的质量溶度为50%,一次腐蚀的时间为5h。
第二酸溶液的质量溶度为70%,二次腐蚀的时间为4h。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例6
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一酸溶液的质量溶度为60%,一次腐蚀的时间为8h。
第二酸溶液的质量溶度为40%,二次腐蚀的时间为2h。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例7
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一酸溶液的质量溶度为30%,一次腐蚀的时间为4h。
第二酸溶液的质量溶度为75%,二次腐蚀的时间为5h。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例8
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第二塑胶为市场购买的PC。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例9
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一改性剂与第二塑胶的质量比为2:100。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例10
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(10)中,第二热处理按照以下条件进行:将步骤(9)中制得的复合坯体放于烘箱中,在260℃的温度下保温8h,随后自然降温到室温,制得第二坯体。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例11
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一酸溶液的质量溶度为15%,一次腐蚀的时间为0.3h。
第二酸溶液的质量溶度、二次腐蚀的时间与实施例1的条件相同。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
实施例12
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(7)中,第一酸溶液的质量溶度为85%,一次腐蚀的时间为13h。
第二酸溶液的质量溶度、二次腐蚀的时间与实施例1的条件相同。
通过控制工艺参数,使该实施例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。最终得到的壳体组件具有陶瓷的外观效果。
对比例1
按照申请号为201810297980.4的实施例4中的技术参数制备壳体组件。
通过控制工艺参数,使该对比例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。
对比例2
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
省略掉步骤(7)-(13),即步骤(6)完成后,得到最终的产品。
通过控制工艺参数,使该对比例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。
对比例3
参考实施例1的方法制备壳体组件,其他条件与实施例1相同,不同之处在于:
步骤(8)中,第二塑胶为EVA。
通过控制工艺参数,使该对比例中壳体组件的厚度值与实施例1中壳体组件的厚度值相同。
将对比例1和实施例1-12制备的壳体组件的强度进行测试,测试结果见下表1。
表1
Figure BDA0003160347310000141
Figure BDA0003160347310000151
由表1可知,实施例1-12制备的壳体组件的强度明显高于对比例1,且实施例1-12的壳体组件的强度能够达到使用要求。
而且,发明人发现,实施例1-9制备的壳体组件的强度大于实施例10-12制备的壳体组件的强度。这是由于实施例1-9中第二热处理均采用阶段升温,实施例10中第二热处理没有采用阶段升温,进而实施例1-9中共聚合反应更加充分,实施例1-9制备的壳体组件具有更高的强度。实施例1-9中第一酸溶液的质量浓度与所述第二酸溶液的质量浓度彼此独立地为20-80%,一次腐蚀的时间为0.5-12h,二次腐蚀的时间为0.5-6h,而实施例11和实施例12的表面腐蚀处理不在上述条件的范围内,进而实施例1-9中表面腐蚀处理的程度适宜,进而具有更高的强度。
对比例2中没有进行表面腐蚀处理,也没有加入增强塑胶,实施例1-12制备的壳体组件的强度显著高于对比例2壳体组件的强度,说明了本发明的设计可以提高壳体组件的强度。
对比例3中虽然进行了表面腐蚀处理,但是其加入的第二塑胶是EVA,其强度显著低于实施例1-12中所使用的第二塑胶,进而实施例1-12制备的壳体组件的强度显著高于对比例3壳体组件的强度。
由此,本发明方法能够显著提高壳体组件的强度。且当壳体组件的厚度较小时,壳体组件的强度仍能满足使用要求。
以上详细描述了本申请的实施方式,但是,本申请并不限于上述实施方式中的具体细节,在本申请的技术构思范围内,可以对本申请的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本申请的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。
需要说明的是,本说明书中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中,术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种制备高强度的壳体组件的方法,其特征在于,包括:
将陶瓷粉与第一塑胶混合,形成第一坯体;
对所述第一坯体进行表面腐蚀处理,在所述第一坯体一侧的表面形成微孔;
将增强塑胶注入到所述第一坯体一侧的微孔中,形成壳体组件;
其中,所述增强塑胶的强度大于所述第一塑胶的强度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,满足以下条件的至少之一:
所述陶瓷粉包括氧化锌、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅的至少一种;
所述第一塑胶包括丙烷磺酸吡啶嗡盐、聚亚苯基砜树脂、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的至少一种;
所述增强塑胶是由第二塑胶和第一改性剂密炼共混,挤出造粒得到的;
所述第二塑胶包括聚碳酸酯、含玻纤的聚碳酸酯、聚酰胺、含玻纤的聚酰胺的至少一种;
所述第一改性剂包括硅烷偶联剂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、三乙醇铵的至少一种;
所述陶瓷粉的粒径为20nm-1μm;
所述第一改性剂与所述第二塑胶的质量比为2-10:100。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第一坯体进行表面腐蚀处理包括:将所述第一坯体放于酸溶液中,进行腐蚀。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对所述第一坯体进行表面腐蚀处理包括:将所述第一坯体放于第一酸溶液中,进行一次腐蚀;
将经过所述一次腐蚀的所述第一坯体放于第二酸溶液中,进行二次腐蚀。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述表面腐蚀处理满足以下条件的至少之一:
所述第一酸溶液与所述第二酸溶液彼此独立地为硝酸、氢氟酸、硫酸的至少一种;
所述第一酸溶液的质量浓度与所述第二酸溶液的质量浓度彼此独立地为20-80%;
所述一次腐蚀的时间为0.5-12h;
所述二次腐蚀的时间为0.5-6h。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述形成第一坯体包括:
将所述陶瓷粉与第二改性剂混合进行改性,形成改性陶瓷粉体;
将所述改性陶瓷粉体与第一塑胶混合并注射成型;
将注射成型得到的物料进行第一热处理,以得到第一坯体。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,形成改性陶瓷粉体的材料包括:20-70重量份的陶瓷粉、0.1-3重量份的所述第二改性剂、0.1-1重量份的分散剂、1-20重量份的色料;
任选地,所述第二改性剂包括硅烷偶联剂、柠檬酸铵、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵、三乙醇铵的至少一种;
所述分散剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、硬脂酸、硬脂酸铵的至少一种;
所述色料包括有机色料、无机色料的至少一种。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述改性陶瓷粉体与所述第一塑胶的质量比为(0.5~0.8):(0.2~0.5)。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第一坯体一侧的表面形成微孔之后,所述方法包括:将增强塑胶注入到所述第一坯体一侧的微孔中,并进行第二热处理。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第一坯体具有相对的两个表面,所述方法包括:
所述表面腐蚀处理在所述第一坯体的所述两个表面上均形成所述微孔;
在所述第一坯体一侧的表面上注入所述增强塑胶,并进行所述第二热处理以形成第二坯体;
对所述第二坯体中未注入所述增强塑胶一侧的表面进行切割和抛光处理,以形成所述壳体组件。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将增强塑胶注入到所述第一坯体一侧的微孔中之后,所述方法还包括:
在所述壳体组件的表面形成功能层;
所述功能层包括选自以下的至少之一:耐磨层、抗指纹膜层;
任选地,形成所述耐磨层的材料包括石墨、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化铬、氮化钛的至少一种;
所述耐磨层的厚度为500nm-3μm。
12.一种壳体组件,其特征在于,所述壳体组件是权利要求1-11任一项所述的方法制备得到的。
13.一种壳体组件,其特征在于,包括壳体本体,所述壳体本体包括无机组分以及第一塑胶,所述壳体本体一侧的表面具有微孔结构,所述微孔结构中填充有增强塑胶;
所述无机组分包括氧化锌、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅的至少一种;
所述第一塑胶包括丙烷磺酸吡啶嗡盐、聚亚苯基砜树脂、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的至少一种;
所述增强塑胶是由第二塑胶和第一改性剂密炼共混,挤出造粒得到的,所述第二塑胶包括聚碳酸酯、含玻纤的聚碳酸酯、聚酰胺、含玻纤的聚酰胺的至少一种。
14.根据权利要求13所述的壳体组件,其特征在于,所述微孔结构的孔直径为50-1000nm;
所述微孔结构自所述壳体本体一侧的表面向所述壳体本体的内部延伸,所述微孔结构的深度为0.01-0.2mm。
15.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:显示屏组件、主板和壳体组件;
所述壳体组件为权利要求12-14任一项所述的壳体组件;
所述显示屏组件与所述壳体组件相连,所述显示屏组件与所述壳体组件之间限定出安装空间;
所述主板设在所述安装空间内且与所述显示屏组件电连接。
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