CN117201647A - 5d陶瓷外壳结构及5d陶瓷加工工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种5D陶瓷外壳结构及5D陶瓷加工工艺方法，用于解决现有CNC和抛光的加工时间较长，使得电子设备壳体的生产成本较高，生产效率较低的问题。该方法包括：获取陶瓷原料，即陶瓷粉体；将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材；对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18‑23％的烧结产品；对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷外壳；对陶瓷外壳进行纤维贴合；成型出5D陶瓷外壳结构。
Description
技术领域
本申请涉及陶瓷加工工艺领域，尤其涉及一种5D陶瓷外壳结构及5D陶瓷加工工艺方法。
背景技术
随着终端的推广应用，各式各样的终端壳体应运而生，在现有应用的各类材质的终端中，5D(5Dimensions，五维)结构陶瓷具有极高的产品识别度和高级感，是高端旗舰产品的不二选择。以手机为例，现有业界已经量产的5D成型方案中，示例性的：以如下成型工艺步骤来看：坯体干压；烧结；CNC(Computer numerical control，数控加工)(5夹约80分钟)；抛光(6次约175分钟)。其中，CNC和抛光的加工时间都比较长，使得手机壳体的生产成本较高，生产效率较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种5D陶瓷外壳结构及5D陶瓷加工工艺方法。该方法中，将陶瓷原料依次经过流延、陶瓷平片预烧结、5D热弯成型以及纤维预浸料贴合。能够使得整体工艺减少加工时间，从而能够降低产品的加工成本。采用上述的加工工艺方法，能够成型出5D陶瓷外壳结构。
第一方面，本申请提供一种5D陶瓷外壳结构，包括：陶瓷片和贴附在所述陶瓷片的内表面的多层预浸料纤维。示例性的，采用贴附有纤维结构的陶瓷片，能够减缓其脆性特性，增加陶瓷外壳结构的可加工性。
基于第一方面，本申请提供的5D陶瓷外壳结构中的陶瓷片包括：第一区域和第二区域，所述第二区域环绕所述第一区域；位于所述第一区域的所述陶瓷片的厚度与位于所述第二区域的所述陶瓷片的厚度相等；或者，位于所述第一区域的所述陶瓷片的厚度小于位于所述第二区域的所述陶瓷片的厚度。
示例性的，本申请提供的陶瓷片的厚度可以是等厚也可以是不等厚，本申请对此不做限定。本申请的陶瓷片的厚度为等厚时，也可以理解为是具有一定误差的相等厚度。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，本申请提供的5D陶瓷外壳结构还包括粘合层，所述粘合层位于所述陶瓷片和所述多层预浸料纤维之间。
示例性的，陶瓷片与多层预浸料纤维通过粘合层固定连接，以实现整体陶瓷外壳结构的稳定性，同时，减缓陶瓷片本身的脆性性能。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述多层预浸料纤维为改性的预浸料树脂。
示例性的，改性的预浸料树脂具备粘结所述陶瓷外壳和所述多层预浸料纤维的结合力。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述5D陶瓷外壳结构包括凸出于摄像头外平面的第一凸起结构。
示例性的，所述第一凸起结构可以为凸出于陶瓷外壳外表面的任意结构，对于该凸起结构的形状、结构、尺寸，本申请不做限定。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述凸出于平面的所述第一凸起结构包括位于电子设备摄像头处的火山口结构，所述火山口结构为上窄下宽的喇叭形壳体结构，所述喇叭形壳体结构的中心设置有与摄像头连通，用于提供取景光亮的通孔，所述通孔的内壁设置有凸出于所述内壁，向所述喇叭形壳体结构的中心延伸的第二凸起结构。
示例性的，采用本申请第一方面提出的陶瓷外壳与改性的预浸料树脂贴附的结构，能够成型出如上的5D陶瓷外壳结构，能够实现更多5D造型。采用本申请的5D陶瓷加工工艺方法的方案可以制备出如上的5D陶瓷外壳结构，但不限于如上的5D陶瓷外壳结构，也可以成型出其它5D陶瓷外壳结构，本申请对其它5D陶瓷外壳结构的结构、形状、尺寸不做限定。
基于第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述第二凸起结构为沿所述内壁形成的整体环形凸起结构。或者，所述第二凸起结构为沿所述内壁形成的多个独立凸起结构，多个所述独立凸起结构间隔设置。
示例性的，该第二凸起结构用于适应电子设备的摄像头的结构，能够作为摄像头的保护外壳。
基于第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述多层预浸料纤维为等厚0.25-0.35mm。或者，所述多层预浸料纤维的至少部分区域的厚度为0.1-0.3mm。
采用如上等厚或者不等厚的纤维结构，以适应电子设备上不同位置的造型设计。
基于第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述多层预浸料纤维上用于与所述陶瓷片贴合的一面设置有用于容纳天线的容置凹槽；和/或所述多层预浸料纤维上用于与电子设备内部构件接触的一面设置有避让凹槽。
示例性的，本申请对容置凹槽或者避让凹槽的具体结构、形状、尺寸不做限定。只要能够实现容纳内置天线或者避让干涉结构的功能即可。
第二方面，本申请提供一种5D陶瓷加工工艺方法，能够成型出如上的5D陶瓷外壳。该方法包括：获取陶瓷原料，即陶瓷粉体；将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材；对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18-23％的烧结产品；对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片；对陶瓷片进行纤维贴合；成型出如上的5D陶瓷外壳结构。
采用如上的陶瓷加工工艺，能够一次性加工出陶瓷5D外观面型，免去了传统工艺的大量CNC机加工时间，同时，通过纤维贴合补强产品强度，能够实现陶瓷产品重量的减轻。从整体上减少加工时间，降低产品的加工成本。
基于第二方面，所述将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤中，所述流延处理中的流陶瓷延片的厚度为0.25-0.45mm。
示例性的，所述流延处理中的流陶瓷延片的厚度为0.3mm。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤中，所述流延处理可以替换为干压陶瓷平片。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18-23％的烧结产品的步骤中，所述陶瓷平片预烧结的烧结条件包括：预烧温度为1200-1400℃，保温时间为60-120mins。
示例性的，所述陶瓷平片预烧结的烧结条件包括：预烧温度为1300℃，保温时间为80mins。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片的步骤中，所述陶瓷外壳的厚度为0.25-0.45mm。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷外壳的步骤中，所述5D热弯成型的过程包括：升温、保温和降温三个过程。
示例性的，所述5D热弯成型的升温过程的最高温度小于等于1400℃，升温时间为5-7h；保温时间为1-2h；降温过程的最低温度为50-100℃，降温时间为5-8h。
示例性的，5D热弯成型的步骤中，采用氧化锆改性氧化铝陶瓷的模具材料。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，使用胶水粘结所述陶瓷外壳和多层纤维；所述胶水的本体内同时包含极性基团和非极性基团。
示例性的，所述胶水的厚度为0.02-0.08mm。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，使用胶膜粘结所述陶瓷外壳和多层纤维；所述胶膜的本体内同时包含极性基团和非极性基团。
示例性的，所述胶膜的厚度为0.02-0.08mm。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，选用多层预浸料纤维，所述多层预浸料纤维包括叠加的多个单层预浸料纤维，每个所述单层预浸料纤维包括预浸料树脂和浸在所述预浸料树脂内的预浸料纤维；所述预浸料树脂采用直接改性的预浸料树脂，所述直接改性的预浸料树脂具备粘结所述陶瓷外壳和所述多层预浸料纤维的结合力。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷外壳进行纤维贴合的步骤中，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，所述单层预浸料纤维采用玻璃纤维和/或玄武岩纤维。根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，各所述单层预浸料纤维采用编织纤维和单向纤维交替的排列方式；或者，各所述单层预浸料纤维采用编织纤维的排列方式。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，选用所述预浸料树脂的含量在35-40％的所述单层预浸料纤维。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，所述多层预浸料纤维固化后的厚度为0.3-0.45mm。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，所述多层预浸料纤维固化后的厚度可以进行阶梯型减薄，减薄后的所述多层预浸料纤维固化后的厚度可以为0.1-0.3mm。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤之后，所述方法还包括：裁切；对所述陶瓷毛坯片材进行裁切，得到裁切后的陶瓷毛坯片材。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18-23％的烧结产品的步骤之后，所述方法还包括：对烧结产品进行平片抛光，得到抛光精度加强的烧结产品。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤之后，所述方法还包括：依次进行热压固化、CNC外形、抛光和AF镀膜加工的工序。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片的步骤之后，所述方法还包括：通过印刷导电银浆的方式在所述多层预浸料纤维的表面加工内置天线的工艺。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤之后，所述方法还包括：依次进行热压固化、CNC外型、CNC纤维局部减薄和抛光的工序。
第三方面，本申请提供一种终端，包括如上的5D陶瓷外壳结构，其中，5D陶瓷外壳结构包括组装在终端后侧的后盖。能够实现如上的5D陶瓷外壳结构的所有效果。
附图说明
图1为示例性示出的5D陶瓷外壳结构的结构示意图；
图2为示例性示出的5D陶瓷外壳结构的不等厚结构的示意图；
图3为示例性示出的纤维贴合的结构示意图一；
图4为示例性示出的纤维贴合的结构示意图二；
图5为本申请实施例提供的5D陶瓷外壳结构带有内置天线的结构示意图
图6为示例性示出的5D陶瓷外壳结构的第一凸起结构处的截面视图；
图7为示例性示出的5D陶瓷外壳结构种第一凸起结构处的放大结构示意图；
图8为示例性示出的5D陶瓷加工工艺方法的一种工艺流程；
图9为示例性示出的5D陶瓷加工工艺方法的另一种工艺流程；
图10为示例性示出的5D陶瓷加工工艺方法的又一工艺流程；
图11为示例性示出的5D陶瓷加工工艺方法的再一工艺流程；
图12为示例性示出的包含编织纤维的单层预浸料纤维的结构示意图。
附图标号：
1-陶瓷片；11-摄像头；111-第一凸起结构；1111-第二凸起结构；12-第二区域；13-第一区域；
2-多层预浸料纤维；21-单层预浸料纤维；211-预浸料树脂；212-编织纤维；
3-天线；4-胶水；5-胶膜。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
为了下述各实施例的描述清楚简洁，先将本申请涉及的术语进行解释：
流延：是一种陶瓷薄片成型工艺。首先把研磨好的陶瓷粉料与有机分散剂溶液按适当配比混合制成具有一定黏度的料浆，料浆从容器流下，被刮刀以一定厚度刮压涂敷在专用基带上，经干燥、固化后从基带上剥下成为生坯带的陶瓷薄片，然后根据成品的尺寸和形状需要对生坯带作冲切等加工处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材。。
预烧结：是指在低于正常烧结温度下进行的为了从压坯中排除润滑剂、成形剂，或为了便于压坯半成品加工而进行的烧结过程。
热弯：是指在高温条件下的陶瓷变形，即采用热弯机将本申请的经过纤维贴合后的陶瓷片1热弯成型出具有不同结构、形状、尺寸的5D陶瓷外壳结构。
本申请实施例提供的一种电子设备，可以是手机、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、车载电脑、电视、智能穿戴设备等。本申请实施例对上述电子设备的具体形式不作特殊限定。如图1所示，以下为了方便说明，以电子设备是手机为例进行说明。
如图1所示，手机包括显示屏、后壳、以及显示屏与后壳之间的中框。
陶瓷片1随着终端的推广应用，各式各样的终端壳体应运而生，在现有应用的各类材质的终端中，5D结构陶瓷具有极高的产品识别度和高级感，是高端旗舰产品的不二选择。以手机为例，现有业界已经量产的5D成型方案中，示例性的采用坯体干压、烧结以及CNC(5夹约80分钟)、抛光(6次约175分钟)等工序成型出5D产品结构。其中，CNC和抛光的加工时间都比较长，使得手机壳体的生产成本较高，生产效率较低。根本原因在于陶瓷本身的脆性性能强。为了解决现有存在的问题，本申请提出如下解决方案：
本申请实施例提供一种5D陶瓷外壳结构，通过对陶瓷片1进行纤维贴合，使得纤维贴合后的陶瓷片1能够进行热弯成型，并且成型出任意所需结构。
下面对陶瓷后壳的结构以及形成过程进行详细介绍。
参见图2，5D陶瓷外壳结构包括：陶瓷片和贴附在所述陶瓷片的内表面的多层预浸料纤维2。示例性的，采用贴附有纤维结构的陶瓷片1，能够减缓其脆性特性，增加陶瓷外壳结构的可加工性。
本申请提供的5D陶瓷外壳结构中的陶瓷片1包括：第一区域13和第二区域12，所述第二区域12环绕所述第一区域13；位于所述第一区域13的所述陶瓷片1的厚度与位于所述第二区域12的所述陶瓷片1的厚度相等；或者，位于所述第一区域13的所述陶瓷片1的厚度小于位于所述第二区域12的所述陶瓷片1的厚度。其中，第一区域13和第二区域12共同显示为5D陶瓷外壳结构的厚度截面，通过对第一区域13和第二区域12的厚度关系的描述，来体现5D陶瓷外壳结构是可以根据需要进行厚度的加工。
示例性的，本申请提供的陶瓷片1的厚度可以是等厚(陶瓷片本身为均匀等厚，可以不做尺寸加工)也可以是不等厚(陶瓷片本身为均匀等厚可以做尺寸加工)，本申请对此不做限定。当本申请的陶瓷片1的厚度为等厚时，也可以理解为是具有一定误差的相等厚度。参见图2，示出了陶瓷片2不等厚时的三种形式，即，位于第一区域13的陶瓷片1的厚度随着远离第二区域12的方向尺寸逐渐减小；或者，位于第一区域13的陶瓷片1的厚度呈抛物线式渐变；或者，位于第一区域12的陶瓷片1的厚度呈阶梯式递减。
参见图4，本申请提供的5D陶瓷外壳结构还包括粘合层，所述粘合层位于所述陶瓷片1和所述多层预浸料纤维之间。其中，粘合层可以为胶水4或者胶膜，对胶水4或者胶膜5的限定参照工艺方法方案的描述。
示例性的，陶瓷片1与多层预浸料纤维通过粘合层固定连接，以实现整体陶瓷外壳结构的稳定性，同时，减缓陶瓷片1本身的脆性性能。
所述多层预浸料纤维为改性的预浸料树脂。示例性的，参见图3，改性的预浸料树脂具备粘结所述陶瓷外壳和所述多层预浸料纤维的结合力。
参见图6和图7，所述5D陶瓷外壳结构包括凸出于摄像头外平面的第一凸起结构111。示例性的，所述第一凸起结构111可以为凸出于陶瓷外壳外表面的任意结构，对于该凸起结构的形状、结构、尺寸，本申请不做限定。
所述凸出于平面的所述第一凸起结构111包括位于电子设备摄像头处的火山口结构，所述火山口结构为上窄下宽的喇叭形壳体结构，所述喇叭形壳体结构的中心设置有与摄像头连通，用于提供取景光亮的通孔，所述通孔的内壁设置有凸出于所述内壁，向所述喇叭形壳体结构的中心延伸的第二凸起结构1111。
示例性的，采用本申请提出的陶瓷外壳与改性的预浸料树脂贴附的结构，能够成型出如上的5D陶瓷外壳结构，能够实现更多5D造型。采用本申请的5D陶瓷加工工艺方法的方案可以制备出如上的5D陶瓷外壳结构，但不限于如上的5D陶瓷外壳结构，也可以成型出其它5D陶瓷外壳结构，本申请对其它5D陶瓷外壳结构的结构、形状、尺寸不做限定。
所述第二凸起结构1111为沿所述内壁形成的整体环形凸起结构。或者，所述第二凸起结构1111为沿所述内壁形成的多个独立凸起结构，多个所述独立凸起结构间隔设置。
示例性的，该第二凸起结构1111用于适应电子设备的摄像头的结构，能够作为摄像头的保护外壳。
所述多层预浸料纤维2为等厚0.25-0.35mm。或者，所述多层预浸料纤维2的至少部分区域的厚度为0.1-0.3mm。
采用如上等厚或者不等厚的纤维结构，以适应电子设备上不同位置的造型设计。
所述多层预浸料纤维2上用于与所述陶瓷片1贴合的一面设置有用于容纳天线3的容置凹槽；和/或所述多层预浸料纤维上用于与电子设备内部构件接触的一面设置有避让凹槽。
示例性的，本申请对容置凹槽或者避让凹槽的具体结构、形状、尺寸不做限定。只要能够实现容纳内置天线或者避让干涉结构的功能即可。
如上为5D陶瓷外壳1结构，总体上，该5D陶瓷外壳结构包括两层结构，外观面层(也就是陶瓷片)和补强层(也就是多层预浸料纤维2)。其中，外观面层为均厚0.25-0.35mm的5D结构陶瓷片1。补强层为贴附在陶瓷内表面的纤维层。示例性的，补强层可以为玻璃纤维层、玄武岩纤维层或者复合纤维层(玻璃纤维层和玄武岩纤维层的复合)。相对比的，常规(干压法)5D结构的产品只包括一层结构，为不均厚的陶瓷结构，四周厚度为0.6-0.75mm，大面厚度为0.35-0.45mm，摄像头11孔位厚度根据摄像头11Deco配合需求设计厚度尺寸。
应用本申请实施例的工艺方法制成的产品的纤维的厚度可以为均厚0.3-0.45mm，也可以针对纤维材料在均厚的基础上局部减薄，示例性的，减薄到0.1-0.3mm。纤维减薄的特点基本上为阶梯型减薄，陶瓷属于脆性材料，减薄是个减缓的变化过程。陶瓷减薄是为了在整体上减轻产品的重量。另外，本申请实施例的工艺方法制成的产品除正常3D结构外，还可以成型出如上的火山口结构及在陶瓷外壳1任意位置的凸起的结构。本申请实施例还提供一种5D陶瓷加工工艺方法，用于制备上述5D陶瓷外壳结构。需要说明的是，并不限于上述限定的结构，具体可以根据方法而得出不同的结构。
具体的，本申请提供5D陶瓷加工工艺方法的方案可以包括：
获取陶瓷原料，即陶瓷粉体；将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材；对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18-23％的烧结产品；对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片；对陶瓷片进行纤维贴合；成型出5D陶瓷外壳结构。本申请中的5D陶瓷外壳结构，可以为适应手机结构的任一5D陶瓷外壳结构，本申请不做限定。示例性的，流延处理也可以替换为干压陶瓷平片。示例性的，5D热弯成型的步骤能够一次性加工出陶瓷5D外观面型，免去了传统工艺的大量CNC机加工时间。示例性的，纤维贴合的步骤能够通过纤维贴合来补强产品强度，同时，实现产品重量的减轻。综上，本申请实施例提出的5D陶瓷加工工艺方法能够从整体上减少加工时间，从而降低产品的加工成本。
具体的，流延处理，即陶瓷流延，是一种陶瓷薄片成型工艺。具体如前所述。在流延的步骤中，重点在于流陶瓷延片的厚度控制，结合产品厚度需求、制程加工余量以及收缩率来确定厚度的标准。示例性的，流延处理中的流陶瓷延片的厚度可以为0.25-0.45mm。示例性的，流延处理中的流陶瓷延片的厚度可以为0.3mm，即目前陶瓷产品需求厚度可以是0.3mm，制程加工余量是0.13mm，烧结收缩率是20-22％。示例性的，将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤中，流延处理可以替换为干压陶瓷平片，同样能够得到待烧结的陶瓷毛坯片材。得到的待烧结的陶瓷毛坯片材的厚度也可以为0.25mm-0.45mm。示例性的，经由干压陶瓷平片得到的待烧结的陶瓷毛坯片材的厚度也可以为0.3mm。如下方案均以流延处理为例进行后续工序的介绍。
具体的，在陶瓷平片预烧结的过程中，预烧结主要管控结晶的温度和结晶保温时间，这个工序和常规的陶瓷烧结不一样，常规陶瓷在烧结段一次性的烧结成成瓷。成瓷的密度达到最后产品的密度，没有再次收缩的过程。本申请实施例中的预烧结可以看作是流延工艺后的预烧结，还能够给5D热弯成型的工序留有进一步收缩和结晶的余量，否则会出现热弯成型陶瓷开裂和老化过度导致产品整体强度降低，陶瓷流延一般的收缩率是20-22％，预烧结的环节可以把产品的收缩率控制到18-23％之间，这样在5D热弯过程，就更容易产生形变，可以满足复杂造型的成型过程，同时产品在热弯过程的结晶时也减少了老化程度。
示例性的，陶瓷平片预烧结的步骤包括：设置1200-1400℃的预烧温度，保温的时间为60-120mins。在这样的预烧温度和保温时间的设定下，可以在预烧结的环节将产品的收缩率控制在18-23％之间。
示例性的，陶瓷平片预烧结的步骤包括：设置1300℃的预烧温度，保温的时间为80mins。在这样的预烧温度和保温时间的设定下，能够获得上述收缩率区间内较优的数据。
具体的，在5D热弯成型的过程中，需要考虑如下内容：首先，陶瓷是脆性材料，本身不具备可塑性，可以在流延后预烧结时控制它的收缩率，为5D热弯成型的工序预留一定的变形量，才能保证热弯时在高温条件下的陶瓷变形；再有，由于陶瓷可变形量小，陶瓷厚度直接会影响5D成型。经过验证，5D成型的陶瓷厚度是0.25-0.45mm。示例性的，如果陶瓷厚度太薄，比如厚度小于0.25mm时，采用本方案可以成型，但热弯后和增强纤维贴合的时候的平面度无法控制。示例性的，如果陶瓷厚度过大，比如厚度大于0.45mm时，产品的四个角易开裂导致无法热弯成型。
具体的，在5D热弯成型的过程中，需要考虑如下热弯参数：首先，热弯是在高温条件下，陶瓷受热软化变形同时结晶老化的过程。热弯过程可以拆分为：升温，保温形变和冷却三个过程，升温或者降温速度快慢又涉及模具材料抗热震的性能，为了防止模具热震断裂，需要控制升温或者降温的节奏；同时尽可能地缩短保温时间以减少陶瓷老化的程度。示例性的，陶瓷老化会导致产品强度降低。示例性的，升温时间可以为7H，保温时间可以为2-3H，降温时间可以为8H。
示例性的，5D热弯成型中的升温过程可以升温至1400℃。示例性的，升温过程中的最高温度也可以小于1400℃。示例性的，升温时间可以为5-7h。
示例性的，5D热弯成型中的保温形变过程的保温时间可以为1-2h。保温时间不宜过短，如果保温时间过短会导致热弯成型尺寸不到位。
示例性的，5D热弯成型中的降温过程即冷却过程中，降温过程中的最高温度可以在50℃-100℃之间，有利于提高整体生产线的生产效率以及产品的稳定性。示例性的，降温过程的降温时间可以为5-8h。
具体的，5D热弯成型的工序是通过加热让陶瓷进一步结晶和变形的过程，陶瓷模具也会随着产品一起经历升温和降温，模具需要多次重复使用，所以需要选择抗热震能力好且和陶瓷本身不发生化学反应的材料。关于抗热震能力，当材料固有强度不足以抵抗热震温差△T引起的因材料的热膨胀或收缩而引起的内应力时，就会导致材料瞬时断裂，即所谓的“热震断裂”，为了避免出现热震断裂的问题，需要选择抗热震能力好的材料。由于陶瓷本身不发生化学反应，所以选择导热性能好，膨胀系数低的材料，一般抗热震能力好。示例性的，氧化锆改性氧化铝陶瓷满足模具材料需求。
具体的，在纤维贴合的过程中，需要考虑如下条件：胶水4或者胶膜5起到粘结陶瓷外壳1和多层纤维的作用，陶瓷是无机非金属材料，多层纤维的外表面主要是树脂，树脂属于高分子材料。这个特性要求胶水4或者胶膜5本体内必须同时包含极性基团和非极性基团。其中，极性基团和陶瓷有较好的粘结强度，非极性基团和纤维材料有好的粘结力。或者，选用多层预浸料纤维2，多层预浸料纤维2包括叠加的多个单层预浸料纤维21，每个单层预浸料纤维21包括预浸料树脂211和浸在预浸料树脂211内的预浸料纤维；预浸料树脂211可以采用直接改性的预浸料树脂211，直接改性的预浸料树脂211具备粘结所述陶瓷片和所述多层预浸料纤维2的结合力，使其具备和陶瓷片之间具有良好的粘结强度，从而省去胶水4或者胶膜5。另外，电子设备产品对厚度要求比较极致。示例性的，胶水4或者胶膜5的厚度可以在0.02-0.08mm之间，可以既保证粘结强度，同时保证厚度控制在可接受的范围。另外，根据产品强度需求设计陶瓷片的厚度和多层预浸料纤维2的厚度，多层预浸料纤维2的作用主要是用来补强陶瓷外壳1的强度，而多层预浸料纤维2是由多个单层预浸料纤维21组成，因此，选择的重点是单层预浸料纤维21的强度，而单层预浸料纤维21中的纤维类型、预浸料树脂211的含量以及多层预浸料纤维2固化后的厚度对强度影响最大。示例性的，为了满足单体抗折弯强度需求，可以采用编织纤维212和单向纤维交替的排列方式，从而起到强度增强的作用。或者，也可以采用多个编织纤维212多层排列的方式，也能够起到产品补强的作用。示例性的，单层预浸料纤维21可以采用玻璃纤维和/或玄武岩纤维。示例性的，可以是单独的玻璃纤维，也可以是单独的玄武岩纤维，也可以是玻璃纤维和玄武岩纤维的复合。其中，预浸料树脂211的含量一般在35-65％之间，预浸料树脂211的含量低时强度相对更优。示例性的，无论采用哪种纤维，选择预浸料树脂211的含量为35-40％的单层预浸料纤维21，强度更优。示例性的，多层预浸料纤维2固化后的厚度可以为0.3-0.45mm。
具体的，纤维贴合的过程还需要进一步考虑固化条件。不同的树脂需要不同的固化条件。示例性的，当采用的树脂是热固环氧树脂时，采用的固化条件为140℃的温度，10kg的压力，以及20分钟的保压时间。
经过如上的流延处理或者干压陶瓷平片、陶瓷平片预烧结、5D热弯成型以及纤维贴合的工艺过程，从整体上提高了产品的生产效率，节省了生产成本。进一步的，经过如上的工艺能够获得如下的陶瓷壳体产品。
本申请实施例的5D陶瓷加工工艺方法的方案还可以包括：获取陶瓷原料，即陶瓷粉体；将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材；裁切，对陶瓷毛坯片材进行裁切，得到裁切后的陶瓷毛坯片材；对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18-23％的烧结产品；对烧结产品进行平片抛光，得到抛光精度加强的烧结产品；5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片；对陶瓷片1进行纤维贴合；进而依次进行热压固化、CNC外形、抛光和AF镀膜加工的工序，成型出5D陶瓷外壳1结构。其中，示例性的，平片抛光的步骤能够减少5D成型后的抛光时间。示例性的，5D热弯成型的步骤能够一次性加工出陶瓷5D外观面型，免去了传统工艺的大量CNC机加工时间。示例性的，纤维贴合的步骤能够通过纤维贴合来补强产品强度，同时，实现产品重量的减轻。综上，本申请实施例提出的5D陶瓷加工工艺方法能够从整体上减少加工时间，从而降低产品的加工成本。
本申请实施例还可以提供又一5D陶瓷加工工艺方法，依次包括：获取陶瓷原料；流延，裁切；陶瓷平片预烧结；平片抛光；5D热弯成型；通过印刷导电银浆的方式在所述多层预浸料纤维2的表面加工内置天线3的工艺；纤维贴合；热压固化；CNC外型；抛光。在陶瓷5D热弯成型后增加通过印刷导电银浆的方式加工内置天线3的工艺，能够实现上述工艺方法相同的外观效果。
本申请实施例还可以提供再一5D陶瓷加工工艺方法，依次包括：获取陶瓷原料；流延；裁切；陶瓷平片预烧结；5D热弯成型；纤维贴合；热压固化；CNC外型；CNC纤维局部减薄；抛光。在CNC外形的步骤之后增加纤维局部机加减薄的过程，实现和主板结构的位置避让，能够避免出现整机厚度因局部干涉而增加的问题。
本申请实施例还提供一种终端，包括由如上任一5D陶瓷加工工艺方法制备的5D陶瓷外壳结构，其中，5D陶瓷外壳结构包括组装在终端后侧的后盖，能够实现如上5D陶瓷外壳结构的所有效果，此处不做赘述。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (26)
1.一种5D陶瓷外壳结构，其特征在于，包括：陶瓷片和贴附在所述陶瓷片的内表面的多层预浸料纤维。
2.根据权利要求1所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述陶瓷片包括：第一区域和第二区域，所述第二区域环绕所述第一区域；位于所述第一区域的所述陶瓷片的厚度与位于所述第二区域的所述陶瓷片的厚度相等；或者，位于所述第一区域的所述陶瓷片的厚度小于位于所述第二区域的所述陶瓷片的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述5D陶瓷外壳结构还包括粘合层，所述粘合层位于所述陶瓷片和所述多层预浸料纤维之间。
4.根据权利要求1或2所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述多层预浸料纤维为改性的预浸料树脂。
5.根据权利要求3或4所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述5D陶瓷外壳结构包括凸出于摄像头外平面的第一凸起结构。
6.根据权利要求5所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述凸出于平面的所述第一凸起结构包括位于电子设备摄像头处的火山口结构，所述火山口结构为上窄下宽的喇叭形壳体结构，所述喇叭形壳体结构的中心设置有与摄像头连通，用于提供取景光亮的通孔，所述通孔的内壁设置有凸出于所述内壁，向所述喇叭形壳体结构的中心延伸的第二凸起结构。
7.根据权利要求6所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述第二凸起结构为沿所述内壁形成的整体环形凸起结构；或者，所述第二凸起结构为沿所述内壁形成的多个独立凸起结构，多个所述独立凸起结构间隔设置。
8.根据权利要求3或4所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述多层预浸料纤维为等厚0.25-0.35mm。
9.根据权利要求3或4所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述多层预浸料纤维的至少部分区域的厚度为0.1-0.3mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的5D陶瓷外壳结构，其特征在于，所述多层预浸料纤维上用于与所述陶瓷片贴合的一面设置有用于容纳天线的容置凹槽；和/或所述多层预浸料纤维上用于与电子设备内部构件接触的一面设置有避让凹槽。
11.一种5D陶瓷加工工艺方法，其特征在于，包括：
获取陶瓷原料，即陶瓷粉体；
将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材；
对陶瓷毛坯片材进行陶瓷平片预烧结，得到收缩率为18-23％的烧结产品；
对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片；
对陶瓷片进行纤维贴合；
成型出5D陶瓷外壳结构。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤中，所述流延处理中的流陶瓷延片的厚度为0.25-0.45mm。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤中，所述流延处理中的流陶瓷延片的厚度为0.3mm。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将陶瓷原料进行流延处理，得到待烧结的陶瓷毛坯片材的步骤中，所述流延处理可以替换为干压陶瓷平片。
15.根据权利要求11-14任一项所述的方法，其特征在于，所述对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片的步骤中，所述陶瓷片的厚度为0.25-0.45mm。
16.根据权利要求11-15任一项所述的方法，其特征在于，所述对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片的步骤中，所述5D热弯成型的过程包括：升温、保温和降温三个过程；所述5D热弯成型的升温过程的最高温度小于等于1400℃，升温时间为5-7h；保温时间为1-2h；降温过程的最高温度为50-100℃，降温时间为5-8h。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述对烧结产品进行5D热弯成型，通过加热使得烧结产品进一步结晶和变形，成型出陶瓷片的步骤中，采用氧化锆改性氧化铝陶瓷的模具材料。
18.根据权利要求11-17任一项所述的方法，其特征在于，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，使用胶水或者胶膜粘结所述陶瓷片和多层纤维；所述胶水或者胶膜的本体内同时包含极性基团和非极性基团。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述胶水或者所述胶膜的厚度为0.02-0.08mm。
20.根据权利要求11-19任一项所述的方法，其特征在于，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，选用多层预浸料纤维，所述多层预浸料纤维包括叠加的多个单层预浸料纤维，每个所述单层预浸料纤维包括预浸料树脂和浸在所述预浸料树脂内的预浸料纤维；所述预浸料树脂采用直接改性的预浸料树脂，所述直接改性的预浸料树脂具备粘结所述陶瓷片和所述多层预浸料纤维的结合力。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，所述单层预浸料纤维采用玻璃纤维和/或玄武岩纤维。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，各所述单层预浸料纤维采用编织纤维和单向纤维交替的排列方式；或者，各所述单层预浸料纤维采用编织纤维的排列方式。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，选用所述预浸料树脂的含量在35-40％的所述单层预浸料纤维。
24.根据权利要求20-23任一项所述的方法，其特征在于，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，所述多层预浸料纤维固化后的厚度为0.3-0.45mm。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述对陶瓷片进行纤维贴合的步骤中，所述多层预浸料纤维固化后的厚度可以进行阶梯型减薄，减薄后的所述多层预浸料纤维固化后的厚度为0.1-0.3mm。
26.一种终端，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的5D陶瓷外壳结构，所述5D陶瓷外壳结构包括组装在终端后侧的后盖。
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