【技术实现步骤摘要】
金属与陶瓷复合件及其制备方法、壳体和电子设备
[0001]本申请涉及复合材料
，更具体地，本申请涉及一种金属与陶瓷复合件及其制备方法、壳体和电子设备。
技术介绍
[0002]当前3C市场电子产品的壳体普遍存在着单一材质固有的缺陷。金属材料凭借其强度高、导电导热性能好、外观美观且防水性能优良的特点，广泛应用于3C电子产品结构件中，如手机背板、智能手表表壳等。但随着5G时代的到来，传统金属材料对信号屏蔽作用强，无法满足5G信号传输，且对电磁场有屏蔽和吸收作用，影响无线充电的传输效率。因此，电子设备市场正呈现出去金属化趋势。陶瓷材料以其优异的力学性能和介电性能、绚丽多姿的色彩、温润如玉的美学质感，开始成为手机、可穿戴设备等电子产品的最佳外观件材料。但陶瓷属于硬脆材料，加工难度大，制造成本高，难以成型复杂结构，因而限制了陶瓷材料在电子设备结构件中的大规模应用。
技术实现思路
[0003]本申请的目的在于提供的一种金属与陶瓷复合件及其制备方法、壳体和电子设备的新技术方案。
[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种金属与陶瓷复合件，所述金属与陶瓷复合件包括金属基体及陶瓷基体，所述金属基体与所述陶瓷基体之间通过扩散层冶金结合；其中，所述扩散层为所述金属基体中的元素原子与所述陶瓷基材中的元素原子相互扩散、经化学反应形成的连接结构；
[0005]所述扩散层包括芯层以及分别形成在所述芯层两侧的第一结合层和第二结合层；所述芯层用于为所述金属基体与所述陶瓷基体提供元素原子之间相互扩散的通道；>[0006]所述第一结合层和所述第二结合层背离所述芯层的表面分别形成有连续凸起的不规则接头；所述金属基体和所述陶瓷基体分别通过连续凸起的所述不规则接头紧密连接在所述芯层的两侧。
[0007]可选地，所述金属基体的材质包括钛合金材料、铝合金材料及不锈钢材料中的至少一种。
[0008]可选地，所述金属基体的材质包括TA2、TA3、TC4、TC
21
、TC
11
、TB3、TB5、TiNi、TiAl、Ti3Al中的至少一种。
[0009]可选地，所述陶瓷基体的材质包括ZrO2、Al2O3、SiO2、SiC及Si3N4中的至少一种。
[0010]第二方面，本申请实施例提供了一种金属与陶瓷复合件的制备方法，应用于制备如上所述的金属与陶瓷复合件，所述制备方法包括：
[0011]提供金属基体及陶瓷基体；其中，所述金属基体至少具有一个第一表面，所述陶瓷基体至少具有一个第二表面；
[0012]对所述第一表面及所述第二表面进行预处理，形成具有微米级粗糙度的凹凸表
面；及
[0013]将所述金属基体的第一表面与所述陶瓷基体的第二表面相对并叠合在一起形成预制体，对所述预制体进行真空扩散连接，在所述金属基体与所述陶瓷基体之间形成扩散层，所述金属基体与所述陶瓷基体之间通过所述扩散层连接，得到金属与陶瓷复合件；其中，所述真空扩散连接包括：于真空环境下，采用5℃/min～25℃/min的升温速度升温至450℃～1400℃，之后以0.2MPa/min～2MPa/min的升压速率将连接压力升高至0.2MPa～20MPa；保温15min～3840min；随后以10℃/min～25℃/min的冷却速度将温度降低至200℃；最后冷却至室温。
[0014]可选地，当所述金属基体为铝合金材料时，在所述真空扩散连接中，采用5℃/min～25℃/min的升温速度升温至450℃～600℃；
[0015]当所述金属基体为不锈钢材料时，在所述真空扩散连接中，采用5℃/min～25℃/min的升温速度升温至850℃～950℃；
[0016]当所述金属基体为钛合金材料时，在所述真空扩散连接中，采用5℃/min～25℃/min的升温速度升温至1000℃～1400℃。
[0017]可选地，所述制备方法还包括：在形成所述预制体之后，在所述金属基体与所述陶瓷基体接合处采用高温胶带进行固定。
[0018]可选地，在所述真空扩散连接的过程中，保持真空度为1～5
×
10
‑3Pa。
[0019]可选地，在所述真空扩散连接的过程中，采用模压板对所述预制体施加所述连接压力，在所述模压板与所述预制体接触的表面上至少局部涂覆氮化硼，所述模压板与所述预制体之间通过钽片隔离。
[0020]可选地，在所述对所述第一表面及所述第二表面进行预处理的步骤之后，还包括：
[0021]对预处理后的所述金属基体和所述陶瓷基体进行脱脂及清洗；
[0022]其中，脱脂温度为55℃～60℃，脱脂时间为15min～20min。
[0023]第三方面，本申请实施例提供了一种壳体，所述壳体采用上述的金属与陶瓷复合件加工成型。
[0024]第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的壳体。
[0025]本申请的有益效果在于：
[0026]本申请实施例的金属与陶瓷复合件，利用真空扩散连接技术实现了金属与陶瓷异种材料之间的牢固连接，无需引入胶层，得到的复合件能够兼具金属和陶瓷的双重性能优势，同时解决了单一材质应用于电子设备壳体时的固有缺陷；形成复合件的金属与陶瓷之间通过冶金结合实现了紧密连接，结合界面的强度高、结构稳定，可广泛应用于电子设备复杂结构件中。
[0027]通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0028]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
[0029]图1是本申请实施例的金属与陶瓷复合件的结构示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]10、金属基体；11、第一表面；20、陶瓷基体；21、第二表面；30、扩散层；31、第一结合层；32、第二结合层；33、芯层；34、不规则接头。
具体实施方式
[0032]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0033]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0034]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0035]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0036]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0037]下面结合附图对本申请实施例提供的金属与陶瓷复合件及其制备方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属与陶瓷复合件，其特征在于，包括金属基体(10)及陶瓷基体(20)，所述金属基体(10)与所述陶瓷基体(20)之间通过扩散层(30)冶金结合；其中，所述扩散层(30)为所述金属基体(10)中的元素原子与所述陶瓷基体(20)中的元素原子相互扩散、经化学反应形成的连接结构；所述扩散层(30)包括芯层(33)以及分别形成在所述芯层(33)两侧的第一结合层(31)和第二结合层(32)；所述芯层(33)用于为所述金属基体(10)与所述陶瓷基体(20)提供元素原子之间相互扩散的通道；所述第一结合层(31)和所述第二结合层(32)背离所述芯层(33)的表面分别形成有连续凸起的不规则接头(34)；所述金属基体(10)和所述陶瓷基体(20)分别通过连续凸起的所述不规则接头(34)紧密连接在所述芯层(33)的两侧。2.根据权利要求1所述的金属与陶瓷复合件，其特征在于，所述金属基体(10)的材质包括钛合金材料、铝合金材料及不锈钢材料中的至少一种。3.根据权利要求1所述的金属与陶瓷复合件，其特征在于，所述金属基体(10)的材质包括TA2、TA3、TC4、TC
21
、TC
11
、TB3、TB5、TiNi、TiAl、Ti3Al中的至少一种。4.根据权利要求1所述的金属与陶瓷复合件，其特征在于，所述陶瓷基体(20)的材质包括ZrO2、Al2O3、SiO2、SiC及Si3N4中的至少一种。5.一种金属与陶瓷复合件的制备方法，应用于制备如权利要求1
‑
4中任一项所述的金属与陶瓷复合件，其特征在于，所述制备方法包括：提供金属基体及陶瓷基体；其中，所述金属基体至少具有一个第一表面，所述陶瓷基体至少具有一个第二表面；对所述第一表面及所述第二表面进行预处理，形成具有微米级粗糙度的凹凸表面；及将所述金属基体的第一表面与所述陶瓷基体的第二表面相对并叠合在一起形成预制体，对所述预制体进行真空扩散连接，在所述金属基体与所述陶瓷基体之间形成扩散层，所述金属基体与所述陶瓷基体之...
【专利技术属性】
技术研发人员：程强，李忠军，崔基国，毛桂江，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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