一种高硬度蓝宝石手机背板制造技术

本发明专利技术提供的一种高硬度蓝宝石手机背板，包括背板框以及自下而上依次设置于背板框内的高强度蓝宝石层、石墨烯保护层、玻璃雕刻层，所述石墨烯保护层涂覆于高强度蓝宝石层表面，所述玻璃雕刻层可拆卸设置于背板框内；所述高强度蓝宝石层为多掺杂蓝宝石材料，所述多掺杂蓝宝石材料包括高纯度Al2O3、改色组份、改性组份；所述改性组份包括氮化硅或碳化硅以及石墨烯、石墨、氧化锆。该多掺杂蓝宝石手机背板采用蓝宝石晶体制成，其工艺简单，原料来源丰富，色彩丰富，强度高，硬度高，耐磨性好，不易产生划痕；同时石墨烯保护层进一步可对蓝宝石层进行保护；而玻璃雕刻层可拆卸，可根据喜好设置，大大丰富了人们的选择。

A High Hardness Sapphire Backplane for Mobile Phone

The backplane of a high hardness sapphire mobile phone provided by the invention comprises a high strength sapphire layer, a graphene protective layer and a glass carving layer arranged in the backplane frame from bottom to top in turn. The graphene protective layer is coated on the surface of the high strength sapphire layer, and the glass carving layer is detachably arranged in the backplane frame; the high strength sapphire layer is multi-doped sapphire. The multi-doped sapphire material comprises high purity Al2O3, color change component and modification component, and the modification component includes silicon nitride or silicon carbide, graphene, graphite and zirconia. The multi-doped sapphire mobile phone backplane is made of sapphire crystal, which has simple technology, abundant raw materials, rich colors, high strength, high hardness, good wear resistance and is not easy to scratch. At the same time, the graphene protective layer can further protect the sapphire layer; while the glass carving layer can be detached and set according to preferences, which greatly enriches people's choice.

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度蓝宝石手机背板
本专利技术涉及手机领域，特别一种高硬度蓝宝石手机背板。
技术介绍
目前，智能手机已经成为最重要的信息传播工具。背板作为手机的重要组成部分，其材质要求具备良好的力学性能、导热性和介电性能。随着5G无线通讯技术发展，信号传输进入高频时代，手机天线将会采用阵列形式，要求背板材料具有良好的透波性能，因而背板材料必须具有低反射率、低介电常数、低介电损耗。目前手机背板材料包括金属、玻璃以及氧化锆陶瓷等，这些材料都有局限性。金属背板：伴随着手机轻量化的步伐和金属加工工艺的进步，金属材料开始大量应用在了手机上。相比塑料，铝镁合金强度要高上好几倍，散热性能也好很多，随着CNC和压铸技术水平的进步，加工工艺不再成为金属渗透率提升的阻碍。但与塑料相同，镁铝合金硬度较低，不耐划擦和腐蚀，长期使用后机身表面会留下划痕。金属是导体，具有电磁屏蔽的特性，即使通过调整天线的位置可以一定程度上规避这个问题，但还是会造成信号削弱等不良影响，该问题在即将到来的5G通讯时代将会愈发凸显。目前金属机身加工成本较高，主要应用在中高端机型。玻璃背板：玻璃在手机的应用经历了一段曲折的过程。玻璃属于较早被应用于手机背板的材料，但手机作为使用频率极高的便携式电子设备，在日常使用过程中难免会出现跌落、碰撞、挤压等情况，而传统玻璃材料强度较低，在遇到上述情况时极易造成破碎或裂痕，在手机单价迅速飙升后成为了手机销售的阻碍，迅速被金属取代。经过多年的发展，玻璃性能已经得到了极大的提升，最新的第五代康宁玻璃在1.6米的测试高度跌落，完好率达80％。解决了易碎的问题，玻璃较金属材料的优势开始显现，由于玻璃受热软化的特性，加热易于加工成型，所以成本较金属大幅下降。另外玻璃对信号无屏蔽作用，方便手机设计时天线的布局。陶瓷背板：出于对外观和质感的不懈追求，部分手机企业开始尝试用新材料制作手机背板，而其中最被看好的就是陶瓷。陶瓷高温烧结过程容易产生形变和裂缝，一旦烧结成型后，其硬度高强度低的特点给后续加工带来了极高的难度。众所周知，陶瓷硬度极高，因此精加工所需CNC工时远多于金属，且加工时容易造成损坏，良品率难以保证。但陶瓷有其他材料难以企及的优势，如耐磨、耐腐蚀、无电磁屏蔽、质感优异等，促使手机品牌厂商为陶瓷背板手机的量产做出不懈努力。蓝宝石俗称刚玉，具有优良的力学、光学、热学、介电性能，是一种综合性能优良的结构、功能一体化材料。作为背板应用，蓝宝石具有高强度、高硬度、高热导率特性，而且具有优良的透波性能：蓝宝石反射率较低、介电常数适中(9.3-11.5)，介电损耗很低，高频条件下电磁波损耗很小。直接采用蓝宝石作为手机背板仍有不足。纯的Al2O3(蓝宝石主要成分)是无色透明的且断裂强度为450MPa左右，而手机背板需要一定的颜色和较大的断裂强度，纯蓝宝石一般通过在表面进行处理变成复合材料来进行上色和改性，但这样处理会损失背板材料最重要的透波能力。也有通过添加增韧材料在蓝宝石内以提高蓝宝石的耐磨性能，然而，却会在一定程度上影响其透波率。
技术实现思路
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种高硬度蓝宝石手机背板。技术方案：本专利技术提供的一种高硬度蓝宝石手机背板，包括背板框(1)以及自下而上依次设置于背板框(1)内的高强度蓝宝石层(2)、石墨烯保护层(3)、玻璃雕刻层(4)，所述石墨烯保护层(3)涂覆于高强度蓝宝石层(2)表面，所述玻璃雕刻层(4)可拆卸设置于背板框(1)内；所述高强度蓝宝石层(2)为多掺杂蓝宝石材料，所述多掺杂蓝宝石材料包括高纯度Al2O3、改色组份、改性组份；所述改性组份包括氮化硅或碳化硅以及石墨烯、石墨、氧化锆。所述改色组份包括TiO2、Fe2O3、Cr2O3、NiO和V2O5中的一种或几种。所述高纯度Al2O3、改色组份和改性组份的质量比为100：(0.5-1)：(5-10)。改性组份包括以下重量份的组份：氮化硅或碳化硅6-8份，石墨烯1-2份，石墨10份，氧化锆1-2份。所述多掺杂蓝宝石材料的制备方法，包括以下步骤：(1)分别称取高纯度Al2O3、改色组份和改性组份，在行星球磨机上球磨，得粗混料；(2)将粗混料置入导模法钼坩埚内，将a方向蓝宝石籽晶装入籽晶夹具内，稀有气体气氛中持续升温至2500℃，粗混料熔化为熔体；晶体沿籽晶在熔体籽晶接触面位置开始结晶生长，下种引晶温度为2100℃，放肩阶段生长速率从6mm/h逐渐增加至30mm/h，等径阶段晶体生长速率为30mm/h，晶体生长结束后，在4-5h冷却至室温，即得。有益效果：本专利技术提供的多掺杂蓝宝石手机背板采用蓝宝石晶体制成，其工艺简单，原料来源丰富，色彩丰富，强度高，硬度高，耐磨性好，不易产生划痕；同时石墨烯保护层进一步可对蓝宝石层进行保护；而玻璃雕刻层可拆卸，可根据喜好设置，大大丰富了人们的选择。附图说明图1为本专利技术蓝宝石手机背板的结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术作出进一步说明。实施例1多掺杂蓝宝石材料，包括高纯度Al2O3、改色组份、改性组份，所述高纯度Al2O3、改色组份和改性组份的质量比为100：0.75：7.5。所述改色组份包括TiO2、Fe2O3、Cr2O3、NiO和V2O5中的一种或几种。改性组份包括以下重量份的组份：氮化硅或碳化硅6-8份，石墨烯1-2份，石墨10份，氧化锆1-2份。上述多掺杂蓝宝石材料的制备方法，包括以下步骤：(1)分别称取高纯度Al2O3、改色组份和改性组份，在行星球磨机上球磨，得粗混料；(2)将粗混料置入导模法钼坩埚内，将a方向蓝宝石籽晶装入籽晶夹具内，稀有气体气氛中持续升温至2500℃，粗混料熔化为熔体；晶体沿籽晶在熔体籽晶接触面位置开始结晶生长，下种引晶温度为2100℃，放肩阶段生长速率从6mm/h逐渐增加至30mm/h，等径阶段晶体生长速率为30mm/h，晶体生长结束后，在4.5h冷却至室温，即得。用INSTRON-1195的万能试验机三点弯曲法测得断裂强度，测试尺寸为4mm×40mm×3mm，结果显示，断裂强度为682Mpa。测试其硬度：莫氏9级；透波率90％。实施例2多掺杂蓝宝石材料，包括高纯度Al2O3、改色组份、改性组份，所述高纯度Al2O3、改色组份和改性组份的质量比为100：0.5：10。所述改色组份包括TiO2、Fe2O3、Cr2O3、NiO和V2O5中的一种或几种。改性组份包括以下重量份的组份：氮化硅或碳化硅6份，石墨烯2份，石墨10份，氧化锆2份。上述多掺杂蓝宝石材料的制备方法，包括以下步骤：(1)分别称取高纯度Al2O3、改色组份和改性组份，在行星球磨机上球磨，得粗混料；(2)将粗混料置入导模法钼坩埚内，将a方向蓝宝石籽晶装入籽晶夹具内，稀有气体气氛中持续升温至2500℃，粗混料熔化为熔体；晶体沿籽晶在熔体籽晶接触面位置开始结晶生长，下种引晶温度为2100℃，放肩阶段生长速率从6mm/h逐渐增加至30mm/h，等径阶段晶体生长速率为30mm/h，晶体生长结束后，在4h冷却至室温，即得。用INSTRON-1195的万能试验机三点弯曲法测得断裂强度，测试尺寸为4mm×40mm×3mm，结果显示，断裂强度为674Mpa。测试其硬度：莫氏9级；透波率86％。实施例3多掺杂蓝宝石材料，包括高纯度Al2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高硬度蓝宝石手机背板，其特征在于：包括背板框(1)以及自下而上依次设置于背板框(1)内的高强度蓝宝石层(2)、石墨烯保护层(3)、玻璃雕刻层(4)，所述石墨烯保护层(3)涂覆于高强度蓝宝石层(2)表面，所述玻璃雕刻层(4)可拆卸设置于背板框(1)内；所述高强度蓝宝石层(2)为多掺杂蓝宝石材料，所述多掺杂蓝宝石材料包括高纯度Al2O3、改色组份、改性组份；所述改性组份包括氮化硅或碳化硅以及石墨烯、石墨、氧化锆。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度蓝宝石手机背板，其特征在于：包括背板框(1)以及自下而上依次设置于背板框(1)内的高强度蓝宝石层(2)、石墨烯保护层(3)、玻璃雕刻层(4)，所述石墨烯保护层(3)涂覆于高强度蓝宝石层(2)表面，所述玻璃雕刻层(4)可拆卸设置于背板框(1)内；所述高强度蓝宝石层(2)为多掺杂蓝宝石材料，所述多掺杂蓝宝石材料包括高纯度Al2O3、改色组份、改性组份；所述改性组份包括氮化硅或碳化硅以及石墨烯、石墨、氧化锆。2.根据权利要求1所述的一种高硬度蓝宝石手机背板，其特征在于：所述改色组份包括TiO2、Fe2O3、Cr2O3、NiO和V2O5中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种高硬度蓝宝石手机背板，其特征在于：所述高纯度Al2O3、改色组份和改性组份的质量比为100：(0.5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈荣存，
申请(专利权)人：南京同溧晶体材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32