一种氧化锆陶瓷背板及其加工方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化锆陶瓷背板的加工方法，用于制备氧化锆陶瓷背板的加工方法至少包括以下步骤：将制备陶瓷层基体所需的、骨架料为钇稳定氧化锆的物料进行混合研磨后进行粉末成型，得到陶瓷层素坯；对陶瓷层素坯进行至少一次表面修饰，以在陶瓷层素坯表面上稳定复合具有纳米以上厚度、用于传递应力的热固过渡层；获取具有纳米以上厚度、用于施加应力的记忆形变层，对其进行至少一次表面修饰，以使其能够稳定复合在热固过渡层表面；记忆形变层、热固过渡层与陶瓷层素坯之间共同形成多层复合结构；在一定的物理或化学刺激下多层复合结构被记忆形变层驱动而形成预期弯曲弧度，并将其进行尺寸及表面加工后得到氧化锆陶瓷背板。

A kind of zirconia ceramic back plate and its processing method

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锆陶瓷背板及其加工方法
本专利技术涉及手机背板
，尤其涉及一种氧化锆陶瓷背板及其加工方法。
技术介绍
作为手机背板，要求其材料对电子信号屏蔽少、强度要高，其次是美学上的要求。同样地，其它电子设备的背板也存在同样的要求。手机背板材料主要为塑料、金属、玻璃和陶瓷。金属背板由于外观质感、散热性、韧性较好，能够满足手机轻薄化要求，目前处于中高端手机主流配置。随着5G网络、无线充电等时代的到来，智能手机对信号传输上要求越来越高，金属背板对信号屏蔽作用较大，目前主流的金属手机背板因信号屏蔽问题将难以满足相关技术要求，将面临难以解决的弊端，非金属材质的手机背板将会是有效替代方案。陶瓷器件由于具有硬度高、耐磨性好、手感细腻致密、对无线信号无屏蔽、散热性好等优点正在成为研发下一代智能手机的新选择。因此手机背板材质必将由金属背板转变为玻璃、陶瓷等非电磁屏蔽材质背板。从原料到手机背板的成型大概分为以下几个阶段：氧化锆陶瓷粉体制备→加工成型→排胶烧结→CNC磨削→研磨抛光→镭射/PVD→AF处理。微晶陶瓷是一种通过加热玻璃晶化能得到一种含有大量微晶相和少量玻璃相的复合固体材料。微晶锆系陶瓷简称为微晶锆，具有耐磨、耐腐蚀、高强高韧等性质。目前，常用的3D氧化锆陶瓷手机背板的制备方法为注射成型技术，其过程如下：先将氧化锆粉体与粘结剂混合均匀后进行混炼得到溶胶，再将溶胶注入3D成型模具成型，再经脱脂、烧结后得到氧化锆陶瓷手机背板。目前氧化锆陶瓷粉体加工成型工艺上主要有下面四种加工成型方法：1、注射成型，注射成型主要生产外形复杂、尺寸精确或带嵌件的小型精密陶瓷件。注射成型是通过在粉体中添加流动助剂，充模得到所需形状胚体。陶瓷注射成型是粉末注射成型技术的一个分支，它是指一种将塑件的注塑成型工艺与陶瓷制备工艺相结合的，通过压力将融熔状态的胶体注入具有一定形状的模腔中而形成的陶瓷零部件成型方法，其主要用于生产外形复杂，尺寸精确的手机锁屏、音量键、中框等小型精密陶瓷件，也可用于生产手机背板，该方法自动化程度高，无需进行机加工或少加工，且产品尺寸精度高。陶瓷注射成型工艺过程包括混料、注射成型、脱脂、烧结等工序。其中注射成型悬浮体的流变性、注射充模的参数选择以及脱脂过程等都是影响手机陶瓷部件无缺陷注射成型的关键因素。2、模压成型，模压成型又称干压成型，主要用来制备形状简单的陶瓷制品。模压成型是将经过造粒、流动性好、粒配合适的粉料，装入磨具内，通过压机的柱塞施加外力使粉料制成一定形状的胚体。模压成型主要用于生产轻量、高刚性且形状简单的扁片状手机陶瓷背板等。该方法优点是：操作简单，坯体尺寸准确，适合机械化生产，且粉体中水分和有机成分含量少，烧成收缩率小，但密度不够均匀，粉体与模具壁间存在的摩擦力会对模具造成磨损从而增加生产成本。其中加压压力、加压速度、保压时间、粘结剂等工艺参数都会影响坯体的性能和最终产品的质量。该法主要用于生产高刚性、扁平形状的陶瓷制品，成本低、材料利用率高、剪切性和回收性良好。然而上述的模压成型工艺仅限于形状单纯且内部厚度超过1mm、长度与直径之比不大于4:1的物件，而注射成型同样地只适合于厚度大于1mm的厚件成型，以上两种成型方式下都很难避免因成型压力不均而导致材料密度不均，因此制件在烧结过程中极易变形、甚至开裂，生产效率低下，不能满足手机背板的制备工艺参数条件。3、等静压成型，等静压成型法利用液体介质的不可压缩性和均匀传递力，将样品放在装有液体的高压容器内，受到如同同一深度静水中相同的压力。该法制备的压胚具有密度高且均匀一致、胚体内应力小的特点，可以少用或不用粘结剂。等静压成型还可以细分为干压等静压成型：在干压的基础上进行等静压成型。4、流延成型，流延成型是一种将陶瓷粉体与溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等有机添加剂混合形成均匀的陶瓷浆料置于流延机上制成要求厚度的薄膜的成型方法。流延成型技术主要包括浆料制备、成型、干燥、排胶、烧结等工序，因其具有设备工艺简单，效率高，可连续生产，坯体性能单一，可制备高质量大型薄板的陶瓷部件等优点。流延成型法主要步骤如下：首先将粉碎好的陶瓷粉料与添加剂在溶剂中混合，制成具有一定黏度的浆料；浆料从容器筒流下，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胚带的薄膜。根据成品的尺寸和形状需要对生胚做冲切、层合等加工处理，制成待烧结的毛坯成品。流延成型可制备高质量、超薄型的陶瓷薄片，是手机陶瓷指纹识别盖板的主要成型方法。该工艺的浆料中有机成分含量高，烧成收缩率大造成指纹盖板易产生开裂、卷曲、厚度不均匀等缺陷。溶剂、有机添加剂以及流延工艺是影响基片性能的主要因素。然而由于陶瓷的硬度较高，陶瓷成型加工困难，只能通过金刚石一点点打磨，成型效率低下，在加工成膜曲面时，需要用CNC车床整体切割、打磨加工成所需要的曲面形状，一台CNC每天只能造两片，这种方式效率极低，材料浪费严重，产品合格率低，直接导致陶瓷后盖的制造成本无法降下来。中国专利(公开号为CN101844920A)公开了一种属于掺杂陶瓷材料的制备领域的彩色氧化锆陶瓷的制备方法。该方法按850-980份氧化锆粉体、10-50份稳定剂和10-120份着色剂的配比，将稳定剂和着色剂加入到氧化锆粉体的悬浊液中，通过控制溶液的pH值或使用各种沉淀剂，使稳定剂和着色剂沉淀在氧化锆粉体的表面，溶液经过滤后干燥，将得到的粉体进行研磨，过筛，然后经成型、脱脂和烧结得到彩色氧化锆陶瓷。本专利技术在纳米尺度上，实现了稳定剂、着色剂与纳米氧化锆粉体的均匀复合，能大量减少着色剂在氧化锆陶瓷高温烧结阶段的挥发，样品成色均匀，重复性好。中国专利(公开号为CN104003714B)公开了氧化锆陶瓷制备多种颜色手机零件的方法，通过对氧化锆粉或掺有着色剂的氧化锆粉注塑或干压后制得的毛坯，浸泡脱蜡，在隧道窑中进行高温烧结，选择性的进行抛光或不抛光，然后碳还原气氛下重烧结，再进行抛光得到钛银色氧化锆陶瓷手机零件或黑色氧化锆陶瓷手机零件；若氧化锆粉掺有着色剂，隧道窑中高温烧结后直接抛光得到与着色剂对应的氧化锆陶瓷手机零件，如粉红色氧化锆陶瓷手机零件或黄色氧化锆陶瓷手机零件；通过注塑工艺成型制备氧化锆陶瓷手机配件的方法简单。但由于现有技术中例如上述专利所提供的制备氧化锆陶瓷的方法大多采用干压成型和注射成型，而干压成型和注射成型仅适合于厚度大于1mm的厚件成型，普通的塑料手机壳也仅仅只有0.4mm，上述两种方法不适用于实际的陶瓷盖板生产工艺中，对于大尺寸、薄壁件的手机后盖，这两种成型方式都很难以避免因成型压力不均而导致材料密度的不均，所导致的制件在烧结过程中极易变形、开裂的问题。此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种氧化锆陶瓷背板的加工方法，用于制备氧化锆陶瓷背板的所述加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化锆陶瓷背板的加工方法，/n用于制备氧化锆陶瓷背板的所述加工方法至少包括将制备陶瓷层基体所需的、骨架料为钇稳定氧化锆的物料进行混合研磨后进行粉末成型，得到陶瓷层素坯(1)，/n其特征是，用于制备氧化锆陶瓷背板的所述加工方法还包括以下步骤中的一个或几个：/n在所述表面修饰层上复合得到具有纳米以上厚度、用于传递应力的且未完全固化的热固过渡层(2)，制备具有纳米以上厚度、用于存储预拉应变能且向所述氧化锆陶瓷背板的形成提供至少部分辅助驱动作用力的记忆形变层(3)，记忆形变层(3)、热固过渡层(2)与陶瓷层素坯(1)中两个或多个之间以相互嵌入形成非平滑结合界面的方式构成多层复合结构；/n所述多层复合结构能够响应于对其施加的一定的物理或化学驱动刺激而获得预期加工弧度，将其进行尺寸及表面加工后得到所述氧化锆陶瓷背板。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆陶瓷背板的加工方法，
用于制备氧化锆陶瓷背板的所述加工方法至少包括将制备陶瓷层基体所需的、骨架料为钇稳定氧化锆的物料进行混合研磨后进行粉末成型，得到陶瓷层素坯(1)，
其特征是，用于制备氧化锆陶瓷背板的所述加工方法还包括以下步骤中的一个或几个：
在所述表面修饰层上复合得到具有纳米以上厚度、用于传递应力的且未完全固化的热固过渡层(2)，制备具有纳米以上厚度、用于存储预拉应变能且向所述氧化锆陶瓷背板的形成提供至少部分辅助驱动作用力的记忆形变层(3)，记忆形变层(3)、热固过渡层(2)与陶瓷层素坯(1)中两个或多个之间以相互嵌入形成非平滑结合界面的方式构成多层复合结构；
所述多层复合结构能够响应于对其施加的一定的物理或化学驱动刺激而获得预期加工弧度，将其进行尺寸及表面加工后得到所述氧化锆陶瓷背板。


2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是，所述加工方法至少包括对获取到的热固性原料进行固化成型，得到热固过渡层(2)，同时利用其与表面修饰成分之间的部分反应浸润作用，实现其所形成的热固过渡层(2)与所述陶瓷层素坯(1)之间的稳定复合，其中，
所述表面修饰层的组成成分至少包括多巴胺及其衍生物、粘结剂和纳米氧化锆陶瓷粉粒中的一个或几个，所述表面修饰层的组成成分按照一定的混合顺序互混于溶剂中，将得到的复合粘接液用作至少一种中间层涂覆材料施涂至所述陶瓷层素坯(1)的表面以形成表面修饰层，并通过多巴胺分子的双面粘接作用、以及多巴胺分子上的活性官能团与所述热固层组成成分之间的化学锚定作用，在所述表面修饰层上复合具有纳米以上厚度、用于传递应力的且未完全固化的热固过渡层(2)，并在必要时通过干燥使所述表面修饰层中的溶剂蒸发后，实现所述陶瓷层素坯(1)与所述热固过渡层(2)之间的稳定复合，所述热固层的组成成分至少包括纤维增强热固性树脂、固化促进剂中的一个或几个。


3.根据前述权利要求之一所述的加工方法，其特征是，所述加工方法至少包括以下步骤中的一个或几个：
将多巴胺及其衍生物、一个或几个粘结剂按照一定的质量体积比加入溶剂中混匀，并以碱性物质调节其pH值至7～12后得到混合溶液，将所述混合溶液、纳米氧化锆陶瓷粉粒按照一定的质量百分比加入溶剂中混匀后得到复合粘接液，将得到的复合粘接液用作至少一种中间层涂覆材料施涂至所述陶瓷层素坯(1)的表面以形成表面修饰层。


4.根据前述权利要求之一所述的加工方法，其特征是，所述粘结剂可以是羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶体系、明胶和聚乙烯醇体系、聚丙烯酸酯类三元共聚物乳胶体系、苯乙烯及嵌段共聚物体系、羧甲基纤维素钠水溶液和聚四氟乙烯乳液体系、水玻璃和碱性酚醛树脂体系中的一个或几个。


5.根据前述权利要求之一所述的加工方法，其特征是，所述加工方法至少包括对获取到的记忆形变原料进行双程形状记忆效应训练并得到记忆形变层(3)，以使得所述记忆形变层(3)获取在响应条件下的具有预期弯曲弧度的形状，其中，
将初始形态下具有至少一个物理交联点的形状记忆聚合物基复合材料的预制试件放入马弗炉中在450～650℃的温度下进行时效处理，并保温处理0.5～2H以使马弗炉内温度分布均匀，随炉冷却至室温，此时获得的形状记忆聚合物基复合材料为高温时效态形状记忆聚合物基复合材料；
将所得到的高温时效态形状记忆聚合物基复合材料缓慢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天舒，孔令兵，董强，王生，
申请(专利权)人：南京赛诺特斯材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32