CN115505775A - 电子产品用框体的制备方法及电子产品用框体 - Google Patents

电子产品用框体的制备方法及电子产品用框体 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电子产品用框体的制备方法及电子产品用框体，该方法将高SiC‑Al粉、低SiC‑Al粉、镁铝锌系镁合金粉和铜粉按电子产品用框体结构分别铺设在对应位置后，预压，烧结，时效处理，即可得到电子产品用框体。采用高SiC‑Al粉制备外框外层，采用低SiC‑Al粉制备外框内层，使制备出来的外框具备韧性及塑性的同时，具备高刚度与高导热性能，采用镁铝锌系镁合金制备内框，使制备出来的内框具有比刚度高、电磁屏蔽性能好、耐腐蚀等优点，外框和内框之间采用铜粉制备的过渡层连接，则可有效增加外框和内框的连接强度，实现外框和内框有效的冶金结合。

Description

电子产品用框体的制备方法及电子产品用框体
技术领域
本发明涉及电子产品壳体技术领域，特别是涉及电子产品用框体的制备方法及电子产品用框体。
背景技术
随着5G通讯技术的发展和电子产品轻薄理念的深入推进，人们对电子产品框体材料综合性能的要求越来越高，特别是对高刚度和高导热要求的愈加迫切，以此来应对电子产品框体在抗压、抗弯和散热等性能上的不足。传统的铝合金框体在高刚度和高导热性能之间难以获得一个优势组合，无法满足大功率航空、高空作业用电子设备框体材料的需求。添加SiC颗粒制备的铝基复合材料虽然可以显著提高同等系类铝合金的刚度、硬度以及导热性能，但随着SiC颗粒含量的增加，框体材料的脆性也随之增加，使得框体难以成形。镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比刚度高和电磁屏蔽性能好等优点，但是其室温成形性能不足且使用过程中的耐腐蚀性亦不佳，难以满足框体的性能要求，且实际使用时还需额外增加防腐措施，使框体结构复杂化。因此，如何制备出满足高刚度高导热且无需额外防腐措施的电子产品用框体是现阶段电子产品发展亟待解决的问题之一。
发明内容
基于此，有必要提供一种高刚度、高导热且无需额外防腐措施的电子产品用框体的制备方法。
一种电子产品用框体的制备方法，所述电子产品用框体包括外框、内框及连接所述外框和内框的过渡层，所述电子产品用框体的制备方法包括以下步骤：
提供制备所述外框外层的原料：高SiC-Al粉；
提供制备所述外框内层的原料：低SiC-Al粉；
提供制备所述内框的原料：镁铝锌系镁合金粉；
提供制备所述过渡层的原料：铜粉；
将所述高SiC-Al粉、低SiC-Al粉、镁铝锌系镁合金粉和铜粉按所述电子产品用框体结构分别铺设在对应位置后，预压，烧结，时效处理，得到电子产品用框体。
在其中一个实施例中，所述高SiC-Al粉与低SiC-Al粉的铺设位置之间、低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间、铜粉与镁铝锌系镁合金粉的铺设位置之间分别设有隔离片，所述隔离片在各粉料铺设完成后撤下。
在其中一个实施例中，所述低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间的隔离片及所述铜粉与镁铝锌系镁合金粉的铺设位置之间的隔离片均为锯齿状隔离片。
在其中一个实施例中，所述铜粉的铺设宽度为0.1mm～0.3mm，所述铜粉的铺设厚度为0.5mm～1.5mm；所述镁铝锌系镁合金粉的铺设厚度为0.5mm～1.5mm；所述高SiC-Al粉、低SiC-Al粉的铺设厚度均为0.5mm-10mm。
在其中一个实施例中，以质量份数计，所述高SiC-Al粉的组成如下：
Figure BDA0003864541000000021
以质量份数计，所述低SiC-Al粉的组成如下：
Figure BDA0003864541000000031
在其中一个实施例中，所述高SiC-Al粉及低SiC-Al粉中SiC颗粒的粒度均为1μm～2μm，Al粉的粒度均为20μm～50μm，Al-5Zr合金粉的粒度均为10μm～20μm，Cu粉的粒度均为10μm～30μm，Al-(2-5)Mg合金粉的粒度均为20μm～50μm。
在其中一个实施例中，所述预压的压力为50MPa～150MPa。
在其中一个实施例中，所述烧结在保护性气体氛围中进行，所述烧结的温度为500℃～600℃，时间为2～3小时，压力为0～50MPa。
在其中一个实施例中，所述时效处理的温度为160℃～200℃，时间为8～16小时。
此外，本申请还提供一种上述任一项所述的方法制得的电子产品用框体。
上述电子产品用框体的制备方法，将高SiC-Al粉、低SiC-Al粉、镁铝锌系镁合金粉和铜粉按电子产品用框体结构分别铺设在对应位置后，预压，烧结，时效处理，即可得到电子产品用框体。采用高SiC-Al粉制备外框外层，采用低SiC-Al粉制备外框内层，使制备出来的外框具备韧性及塑性的同时，具备高刚度与高导热性能，采用镁铝锌系镁合金制备内框，使制备出来的内框具有比刚度高、电磁屏蔽性能好、耐腐蚀等优点，外框和内框之间采用铜粉制备的过渡层连接，则可有效增加外框和内框的连接强度，实现外框和内框有效的冶金结合。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，本申请中电子产品用框体包括外框、内框及连接外框和内框的过渡层。
一实施方式的电子产品用框体的制备方法，包括以下步骤S110～S150：
S110、提供制备外框外层的原料：高SiC-Al粉。
其中，高SiC-Al粉包括16～20质量份的SiC颗粒、30～50质量份的Al粉、30～40质量份的Al-(2-5)Mg合金粉、2～3质量份的Cu粉和5～10质量份的Al-5Zr合金粉。
需要说明的是，Al-(2-5)Mg合金粉指的是该合金粉中Mg的质量含量为2％～5％，余量为Al。Al-5Zr合金粉指的是该合金粉中Zr的质量含量为5％，余量为Al。
进一步的，SiC颗粒的粒度为1μm～2μm，Al粉的粒度为20μm～50μm，Al-5Zr合金粉的粒度为10μm～20μm，Cu粉的粒度为10μm～30μm，Al-(2-5)Mg合金粉的粒度为20μm～50μm。
S120、提供制备外框内层的原料：低SiC-Al粉。
其中，低SiC-Al粉的原料包括8～10质量份的SiC颗粒、30～50质量份的Al粉、30～40质量份的Al-(2-5)Mg合金粉、2～3质量份的Cu粉和5～10质量份的Al-5Zr合金粉。
需要说明的是，Al-(2-5)Mg合金粉指的是该合金粉中Mg的质量含量为2％～5％，余量为Al。Al-5Zr合金粉指的是该合金粉中Zr的质量含量为5％，余量为Al。
进一步的，SiC颗粒的粒度为1μm～2μm，Al粉的粒度为20μm～50μm，Al-5Zr合金粉的粒度为10μm～20μm，Cu粉的粒度为10μm～30μm，Al-(2-5)Mg合金粉的粒度为20μm～50μm。
采用特定组成的高SiC-Al粉制备外框外层，采用特定组成的低SiC-Al粉制备外框内层，使制备出来的梯度SiC-Al外框形成微纳米多尺度结构，相较于同等SiC含量均匀分布的铝基复合材料，该外框的塑性和韧性显著提高，易于形成框架薄壁结构；相较于同系列的铝合金材料制备的框架，该外框可同时具备高刚度及高导热性能。
S130、提供制备内框的原料：镁铝锌系镁合金粉。
在本实施方式中，镁铝锌系镁合金粉为镁铝锌系镁合金原料粉经除杂得到。具体除杂的方法为：将镁铝锌系镁合金原料粉利用2wt.％～3wt.％的冰乙酸乙醇溶液酸洗0.5～1小时再抽滤，再以无水乙醇进行超声清洗15～30分钟，反复清洗2～3次后真空烘干即可。
进一步的，镁铝锌系镁合金粉为牌号为AZ31或AZ61等的镁合金粉。
采用镁铝锌系镁合金粉制备内框，具有比刚度高、电磁屏蔽性能好、耐腐蚀等优点，无需再增加额外的防腐措施，可以有效实现框架整体的轻量化。
S140、提供制备过渡层的原料：铜粉。
采用铜粉制备的过渡层连接外框和内框，可使界面处形成Mg/Cu/Al相互扩散层，避免了脆性Mg17Al12相的产生，从而使得内框与外框内层的界面结合处形成可靠的冶金结合，避免了开裂等情况的发生。
需要说明的是，步骤S110～S140只是为了叙述的方便而不是对步骤顺序的限制，上述原料可以同时准备也可以先后准备，只要提前准备好即可。
S150、将上述高SiC-Al粉、低SiC-Al粉、镁铝锌系镁合金粉和铜粉按照上述电子产品用框体结构分别铺设在对应位置后，预压，烧结，时效处理，得到电子产品用框体。
可以理解，高SiC-Al粉铺设在模具中对应外框外层的位置，低SiC-Al粉铺设在模具中对应外框内层的位置，镁铝锌系镁合金粉铺设在模具中对应内框的位置，铜粉铺设在模具中对应外框内层与内框之间过渡层的位置。
需要说明的是，上述高SiC-Al粉与低SiC-Al粉的铺设位置之间、低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间、铜粉与镁铝锌系镁合金粉的铺设位置之间分别设有隔离片，这些隔离片在各粉料铺设完成后撤下。
且为了进一步提高外框内层与内框的连接强度，低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间的隔离片及铜粉与镁铝锌系镁合金粉的铺设位置之间的隔离片均为锯齿状隔离片，以使后续预压及烧结过程中，外框内层与内框之间形成锯齿状的界面，增加结合面的长度，且锯齿形界面在预压力的作用下能产生附加剪切应力，提高界面处的形变储能，促进烧结过程中的局部再结晶，通过细晶强化进一步提高外框内层与内框的连接强度。
进一步的，铜粉的铺设宽度为0.1mm～0.3mm，铜粉的铺设厚度为0.5mm～1.5mm；镁铝锌系镁合金粉的铺设厚度为0.5mm～1.5mm；高SiC-Al粉、低SiC-Al粉的铺设厚度均为0.5-10mm。
进一步的，预压的压力为50MPa～150MPa。
进一步的，烧结在保护性气体氛围(如氩气、氮气等惰性气体)中进行。烧结的温度为500℃～600℃，时间为2～3小时，压力为0～50MPa。
进一步的，时效处理的温度为160℃～200℃，时间为8～16小时。
上述方法制得的电子产品用框体性能优越，具备轻量化、高刚度、高导热、比刚度高、电磁屏蔽性能好及耐腐蚀等优良性能，满足大功率电子产品用框体的要求。
以下为具体实施例。
实施例1
(1)提供高SiC-Al粉：将SiC颗粒(粒度1～2μm)20份、Al-(2-5)Mg合金粉(粒度20～50μm)30份，Cu粉(粒度10～30μm)3份，Al-5Zr合金粉(粒度10～20μm)7份，铝粉(粒度20～50μm)40份混合均匀。
(2)提供低SiC-Al粉：将SiC颗粒(粒度1～2μm)10份、Al-(2-5)Mg合金粉(粒度20～50μm)30份，Cu粉(粒度10～30μm)3份，Al-5Zr合金粉(粒度10～20μm)7份，铝粉(粒度20～50μm)40份混合均匀。
(3)提供AZ31镁合金粉和铜粉。
(4)将高SiC-Al粉铺设在模具对应外框外层的位置，将低SiC-Al粉铺设在模具对应外框内层的位置，将AZ31镁合金粉铺设在模具对应内框的位置，将铜粉铺设在模具对应过渡层的位置，相邻各位置之间设置隔离片，铺设完成后撤下隔离片，其中低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间及铜粉与AZ31镁合金粉的铺设位置之间设置的是锯齿状隔离片。
(5)铺粉完成后，在模腔里面预压实，压实压力为100Mpa。脱模后在氩气保护气氛中烧结，烧结温度为550℃，时间3小时，压力50MPa。最后在180℃进行时效10小时，获得高强度高刚度的电子产品用框体。
经检测，实施例1制得的电子产品用框体的弹性模量为105GPa，外框与内框之间的剪切强度为142MPa。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同的是，对比例1省略了过渡层的制备，即低SiC-Al粉与镁铝锌系镁合金粉之间未铺设铜粉。
经检测，对比例1制得的电子产品用框体外框与内框之间的剪切强度仅为55MPa，拉断处存在明显缺陷。
实施例2
(1)提供高SiC-Al粉：将SiC颗粒(粒度1～2μm)16份、Al-(2-5)Mg合金粉(粒度20～50μm)40份，Cu粉(粒度10～30μm)2份，Al-5Zr合金粉(粒度10～20μm)10份，铝粉(粒度20～50μm)50份混合均匀。
(2)提供低SiC-Al粉：将SiC颗粒(粒度1～2μm)8份、Al-(2-5)Mg合金粉(粒度20～50μm)40份，Cu粉(粒度10～30μm)2份，Al-5Zr合金粉(粒度10～20μm)10份，铝粉(粒度20～50μm)50份混合均匀。
(3)提供AZ61镁合金粉和铜粉。
(4)将高SiC-Al粉铺设在模具对应外框外层的位置，将低SiC-Al粉铺设在模具对应外框内层的位置，将AZ61镁合金粉铺设在模具对应内框的位置，将铜粉铺设在模具对应过渡层的位置，相邻各位置之间设置隔离片，铺设完成后撤下隔离片，其中低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间及铜粉与AZ61镁合金粉的铺设位置之间设置的是锯齿状隔离片。
(5)铺粉完成后，在模腔里面预压实，压实压力为50Mpa。脱模后在氩气保护气氛中烧结，烧结温度为600℃，时间2小时，压力0MPa。最后在160℃进行时效16小时，获得高强度高刚度的电子产品用框体。
经检测，实施例2制得的电子产品用框体的弹性模量为98GPa，外框与内框之间的剪切强度为151MPa。
实施例3
(1)提供高SiC-Al粉：将SiC颗粒(粒度1～2μm)18份、Al-(2-5)Mg合金粉(粒度20～50μm)36份，Cu粉(粒度10～30μm)2份，Al-5Zr合金粉(粒度10～20μm)5份，铝粉(粒度20～50μm)30份混合均匀。
(2)提供低SiC-Al粉：将SiC颗粒粒度1～2μm)8份、Al-(2-5)Mg合金粉(粒度20～50μm)36份，Cu粉(粒度10～30μm)2份，Al-5Zr合金粉(粒度10～20μm)5份，铝粉(粒度20～50μm)30份混合均匀。
(3)提供AZ31镁合金粉和铜粉。
(4)将高SiC-Al粉铺设在模具对应外框外层的位置，将低SiC-Al粉铺设在模具对应外框内层的位置，将AZ31镁合金粉铺设在模具对应内框的位置，将铜粉铺设在模具对应过渡层的位置，相邻各位置之间设置隔离片，铺设完成后撤下隔离片，其中低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间及铜粉与AZ31镁合金粉的铺设位置之间设置的是锯齿状隔离片。
(5)铺粉完成后，在模腔里面预压实，压实压力为150Mpa。脱模后在氩气保护气氛中烧结，烧结温度为500℃，时间3小时，压力30MPa。最后在200℃进行时效8小时，获得高强度高刚度的电子产品用框体。
经检测，实施例3制得的电子产品用框体的弹性模量为102GPa，外框与内框之间的剪切强度为139MPa。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子产品用框体的制备方法，所述电子产品用框体包括外框、内框及连接所述外框和内框的过渡层，其特征在于，所述电子产品用框体的制备方法包括以下步骤：
提供制备所述外框外层的原料：高SiC-Al粉；
提供制备所述外框内层的原料：低SiC-Al粉；
提供制备所述内框的原料：镁铝锌系镁合金粉；
提供制备所述过渡层的原料：铜粉；
将所述高SiC-Al粉、低SiC-Al粉、镁铝锌系镁合金粉和铜粉按所述电子产品用框体结构分别铺设在对应位置后，预压，烧结，时效处理，得到所述电子产品用框体。
2.根据权利要求1所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，所述高SiC-Al粉与低SiC-Al粉的铺设位置之间、低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间、铜粉与镁铝锌系镁合金粉的铺设位置之间分别设有隔离片，所述隔离片在各粉料铺设完成后撤下。
3.根据权利要求2所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，所述低SiC-Al粉与铜粉的铺设位置之间的隔离片及所述铜粉与镁铝锌系镁合金粉的铺设位置之间的隔离片均为锯齿状隔离片。
4.根据权利要求1所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，所述铜粉的铺设宽度为0.1mm～0.3mm，所述铜粉的铺设厚度为0.5mm～1.5mm；所述镁铝锌系镁合金粉的铺设厚度为0.5mm～1.5mm；所述高SiC-Al粉、低SiC-Al粉的铺设厚度均为0.5mm-10mm。
5.根据权利要求1所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，以质量份数计，所述高SiC-Al粉的组成如下：
Figure FDA0003864540990000021
以质量份数计，所述低SiC-Al粉的组成如下：
Figure FDA0003864540990000022
6.根据权利要求5所述的电子产品用框体，其特征在于，所述高SiC-Al粉及低SiC-Al粉中SiC颗粒的粒度均为1μm～2μm，Al粉的粒度均为20μm～50μm，Al-5Zr合金粉的粒度均为10μm～20μm，Cu粉的粒度均为10μm～30μm，Al-(2-5)Mg合金粉的粒度均为20μm～50μm。
7.根据权利要求1～6任一项所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，所述预压的压力为50MPa～150MPa。
8.根据权利要求1～6任一项所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，所述烧结在保护性气体氛围中进行，所述烧结的温度为500℃～600℃，时间为2～3小时，压力为0～50MPa。
9.根据权利要求1～6任一项所述的电子产品用框体的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为160℃～200℃，时间为8～16小时。
10.一种权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的电子产品用框体。
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