一种陶瓷手机后盖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷手机后盖的制备方法，包括：(1)用溶剂将氧化钇稳定的氧化锆粉体、氧化铝粉体配成悬浊液；(2)取掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体或者掺杂改性的氧化铝粉体，放于模具中干压成型，成型之后放入冷等静压机中进行等静压，得到陶瓷坯体；(3)陶瓷坯体直接放入烧结炉中进行低温常压烧结，得到陶瓷预烧结体；(4)将陶瓷预烧结体放入热等静压烧结炉中二次烧结，得到致密的陶瓷体；(5)将陶瓷体进行CNC外形加工、粗磨、精磨、抛光，得到陶瓷手机后盖。相应的，本发明专利技术还公开一种采用上述方法制得的陶瓷手机后盖。采用本发明专利技术，所述陶瓷手机后盖强度高、韧性高、尺寸精度高。

A ceramic handset rear cover and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷手机后盖及其制备方法
本专利技术涉及手机后盖领域，特别涉及一种高韧性陶瓷手机后盖及其制备方法。
技术介绍
氧化锆和氧化铝陶瓷具有高强、高硬、耐腐蚀、耐高温、耐氧化、外观色泽好等一系列优异的性能，用作手机外壳得到越来越多消费者的青睐，但用于手机后盖领域，陶瓷本身的脆性限制了应用的可靠性和安全性，如何提高陶瓷材料的断裂韧性、提高其抗摔性是这一领域应用的关键。陶瓷的制备工艺相对金属材料和高分子材料较为复杂，主要包括粉体制备、成型、烧结及其后端机械加工过程，工艺过程中不可避免的会形成一些微缺陷，如微裂纹、小气泡、杂质相等，这些缺陷都可能成为失效的裂纹源，减少或者消除这些微缺陷是提高陶瓷强度和断裂韧性的主要方向。氧化锆和氧化铝陶瓷的烧结方法有很多，常压烧结、微波烧结、SPS烧结和热压烧结。热等静压(hotisostaticpressing，简称HIP)是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，加热温度通常为1000～2000℃，通过密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，工作压力可达200MPa。HIP具有以下优点：能够制备复杂形状的构件，压坯密度分布均匀，压坯强度高、便于加工运输，制品密度高、性能优良。HIP烧结技术近年来也用于陶瓷领域，但都只是单一的烧结方式。对比文件1公布了一种陶瓷手机壳及其制备方法，申请号为201410158633.5。该方法包括：将所述陶瓷粉、有机功能助剂和溶剂混合，并进行湿法球磨制成可凝胶陶瓷浆料，将混合后的陶瓷浆料进行真空除泡，之后将可凝胶陶瓷浆料注入到预设模具中，采用紫外光照射引发完成凝胶过程，得到陶瓷手机壳坯体，再对所得坯体进行保湿处理，进而烧结，以得到所述陶瓷手机壳。但对比文件1具有以下缺点：1、对比文件1中采用湿法成型中的溶胶凝胶成型，成型中需要加入很多有机物并且大多数有毒，排胶和烧结过程容易变形开裂等；2、对比文件1成型工艺复杂，不利于低成本量产化；3、对比文件1的韧性和强度偏低，断裂韧性为3.6-12.8MPa·m1/2，强度为370-1020MPa，断裂韧性过低会导致陶瓷体过脆，不能满足手机后盖对断裂韧性的要求。对比文件2公开了一种彩色陶瓷手机外壳的制造方法，申请号为201710142721.X。该方法包括以下步骤：将纳米钇稳定氧化锆成型为手机外壳坯体；将手机外壳坯体在高温炉中烧成实际密度占理论密度大于85％且小于95％陶瓷素坯；将素坯经数控机床加工整形得到手机外壳陶瓷素坯；将手机外壳陶瓷素坯放入硝酸锆、硝酸钇和着色剂的混合溶液中，在负压作用下浸渗1-10min；将手机外壳陶瓷素坯再次放入硝酸锆、硝酸钇和着色剂的混合溶液中，在负压作用下浸渗5-15min；将手机外壳素坯在1450-1600℃常压保温烧结2-4h，或者在1300-1400℃常压保温烧结2-4h后再热等静压烧结，热等静压烧结温度1100-1200℃，压力50-100MPa，保温时间为30min-1h。但该技术利用的原料为纳米钇稳定氧化锆，成本高。而且，该技术利用的是注射成型，若要注射成型2D、3D手机后盖，需要复杂的成型模具设计及昂贵的模具费用，间接增加了成型成本。此外，该技术制得的手机后盖，其抗弯强度仅为916-1134MPa，断裂韧性仅为8.7-10.5MPa.m1/2。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种高强度、高韧性、尺寸精度高的陶瓷手机后盖及其制备方法。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种手机，满足大屏和极薄的需求，手机后盖可以制成平板、2D、3D等复杂形状。为达到上述技术效果，本专利技术提供了一种陶瓷手机后盖的制备方法，包括：(1)用溶剂将氧化钇稳定的氧化锆粉体配成悬浊液，向所述悬浊液中加入分散剂，并添加氧化铝粉体，均匀混合后干燥，得到掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体；用溶剂将氧化铝粉体配成悬浊液，向所述悬浊液中加入分散剂，并添加烧结助剂，均匀混合后干燥，得到掺杂改性的氧化铝粉体；(2)取步骤(1)制备的掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体或者掺杂改性的氧化铝粉体，放于模具中干压成型，成型之后放入冷等静压机中进行等静压，得到陶瓷坯体；(3)将步骤(2)得到的陶瓷坯体直接放入烧结炉中进行低温常压烧结，得到陶瓷预烧结体；(4)将步骤(3)得到的陶瓷预烧结体放入热等静压烧结炉中二次烧结，得到致密的陶瓷体；(5)将步骤(4)得到的陶瓷体进行CNC外形加工、粗磨、精磨、抛光，得到陶瓷手机后盖。作为上述方案的改进，所述陶瓷手机后盖以氧化锆粉体为主要原料时，其以重量份计的原料配方如下:所述氧化锆粉体、氧化铝粉体选用亚微米粉；所述分散剂选用BYK、蓖麻油、磷酸酯、KD-1、聚丙烯酸铵中的一种或几种。作为上述方案的改进，所述陶瓷手机后盖以氧化铝粉体为主要原料时，其以重量份计的原料配方如下:氧化铝粉体100份分散剂0.1-2份烧结助剂0.1-10份；所述氧化铝粉体选用亚微米粉；所述分散剂选用BYK、蓖麻油、磷酸酯、KD-1、PVP、聚丙烯酸铵中的一种或几种；所述烧结助剂为MgO、CaO、K2O、TiO2、SiO2中的一种或几种。作为上述方案的改进，步骤(1)中，所述氧化铝、烧结助剂是以可溶性盐形式添加，所述可溶性盐为硝酸盐、碳酸盐和硫酸盐中的至少一种；所述溶剂为去离子水、无水乙醇中的任何一种；所述氧化锆粉体、氧化铝粉体的粒径为0.1-0.6μm。作为上述方案的改进，步骤(2)中，先将粉体置于模具中，在10-30MPa条件下进行干压成型，之后放入冷等静压机中进行等静压，等静压的压力为150-200MPa。作为上述方案的改进，步骤(3)中，将陶瓷坯体直接放入烧结炉中进行低温常压烧结，其中，氧化锆陶瓷的烧结温度为1100℃-1400℃，保温时间1-4h；氧化铝陶瓷的烧结温度为1400℃-1600℃，保温时间为1-4h。作为上述方案的改进，所述步骤(4)中陶瓷体放入热等静压炉中二次烧结，氧化锆陶瓷烧结温度为1250℃-1350℃，烧结压力为90-200MPa，保温时间1-4h；氧化铝陶瓷烧结温度为1450℃-1550℃，烧结压力为90-200MPa，保温时间1-4h。作为上述方案的改进，所述步骤(5)中陶瓷体经过CNC加工、研磨抛光之后得到陶瓷手机后盖，所述陶瓷手机后盖的形状为平板、2D或3D；所述步骤(5)中陶瓷手机后盖厚度为0.2-1.2mm。作为上述方案的改进，所述氧化锆陶瓷手机后盖的密度为6.06-6.10g/cm3，断裂韧性＞17.0MPa.m1/2，维氏硬度HV10＞13GPa，抗弯强度＞1500MPa。相应的，本专利技术还提供由上述任一制备方法制得的陶瓷手机后盖。实施本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种利用常压烧结和HIP烧结相结合来制备陶瓷手机后盖的方法，首先采用亚微米粉的原料，将亚微米粉的原料进行改性处理，然后进行干压成型，之后放入冷等静压机中进行等静压，得到陶瓷坯体。干压成型中不需要加入粘结剂等有机物，因此不需要像湿法成型一样经过复杂漫长的排胶过程。然后将陶瓷坯体进行常压烧结，之后再通过HIP二次烧结处理，有利于减少或消除陶瓷的微缺陷，提高致密度，如减少或消除陶瓷体中的气孔和微裂纹等缺陷，进而提高陶瓷体的抗弯强度和断裂韧性。经过上述工艺，本专利技术可以获得密度为6.06-6.10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，包括：(1)用溶剂将氧化钇稳定的氧化锆粉体配成悬浊液，向所述悬浊液中加入分散剂，并添加氧化铝粉体，均匀混合后干燥，得到掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体；用溶剂将氧化铝粉体配成悬浊液，向所述悬浊液中加入分散剂，并添加烧结助剂，均匀混合后干燥，得到掺杂改性的氧化铝粉体；(2)取步骤(1)制备的掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体或者掺杂改性的氧化铝粉体，放于模具中干压成型，成型之后放入冷等静压机中进行等静压，得到陶瓷坯体；(3)将步骤(2)得到的陶瓷坯体直接放入烧结炉中进行低温常压烧结，得到陶瓷预烧结体；(4)将步骤(3)得到的陶瓷预烧结体放入热等静压烧结炉中二次烧结，得到致密的陶瓷体；(5)将步骤(4)得到的陶瓷体进行CNC外形加工、粗磨、精磨、抛光，得到陶瓷手机后盖。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，包括：(1)用溶剂将氧化钇稳定的氧化锆粉体配成悬浊液，向所述悬浊液中加入分散剂，并添加氧化铝粉体，均匀混合后干燥，得到掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体；用溶剂将氧化铝粉体配成悬浊液，向所述悬浊液中加入分散剂，并添加烧结助剂，均匀混合后干燥，得到掺杂改性的氧化铝粉体；(2)取步骤(1)制备的掺杂改性的氧化钇稳定的氧化锆粉体或者掺杂改性的氧化铝粉体，放于模具中干压成型，成型之后放入冷等静压机中进行等静压，得到陶瓷坯体；(3)将步骤(2)得到的陶瓷坯体直接放入烧结炉中进行低温常压烧结，得到陶瓷预烧结体；(4)将步骤(3)得到的陶瓷预烧结体放入热等静压烧结炉中二次烧结，得到致密的陶瓷体；(5)将步骤(4)得到的陶瓷体进行CNC外形加工、粗磨、精磨、抛光，得到陶瓷手机后盖。2.如权利要求1所述的陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，所述陶瓷手机后盖以氧化锆粉体为主要原料时，其以重量份计的原料配方如下:所述氧化锆粉体、氧化铝粉体选用亚微米粉；所述分散剂选用BYK、蓖麻油、磷酸酯、KD-1、PVP、聚丙烯酸铵中的一种或几种。3.如权利要求1所述的陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，所述陶瓷手机后盖以氧化铝粉体为主要原料时，其以重量份计的原料配方如下:氧化铝粉体100份分散剂0.1-2份烧结助剂0.1-10份；所述氧化铝粉体选用亚微米粉；所述分散剂选用BYK、蓖麻油、磷酸酯、KD-1、PVP、聚丙烯酸铵中的一种或几种；所述烧结助剂为MgO、CaO、K2O、TiO2、SiO2中的一种或几种。4.如权利要求2所述的陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化铝、烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：余明先，李毅，张耀辉，
申请(专利权)人：广东百工新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44