转轴结构件及其制备方法和应用技术

本申请涉及电子设备技术领域，提供一种转轴结构件及其制备方法和应用。用于电子设备，其包括芯层和围合芯层的中间层以及围合中间层的外层，且外层的硬度大于芯层的硬度，外层的密度大于芯层的密度；中间层分别与外层和芯层固定连接。本申请转轴结构件所含密度和硬度大的外侧赋予转轴结构件优异的耐磨削性，芯层赋予转轴结构件轻量化特性，且通过芯层、中间层、外层赋予转轴结构件同时具备优异的耐磨削性、轻量化、韧塑性和疲劳强度。其制备方法能够保证制备的转轴结构件性能稳定，良品率高。本申请转轴结构件能够在转轴组件、电子设备中应用，从而实现转轴组件、电子设备的具有高的工作性能的稳定性和工作寿命，且具有轻量化特性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
转轴结构件及其制备方法和应用
[0001]本申请是申请日为2021年09月17日、申请号为202111095588.X、专利技术名称为“转轴结构件及其制备方法和应用”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本申请属于电子设备
，尤其涉及一种转轴结构件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0003]智能手机发展至如今，屏幕变大是最明显的趋势之一。更大的屏幕意味着更好的视觉效果，更方便的操控。折叠屏手机可以在相同尺寸下让屏幕大小翻倍，提供了超越普通智能手机的用户体验，因而受到广大消费者的追捧。
[0004]但是折叠屏手机的问题也同样明显，其中之一就是重量大，折叠屏手机的转轴部分则占据了很大一部分重量。如何给铰链部分“减重”，成了业界急需解决的问题。
[0005]转轴结构件如耐磨齿轮是折叠屏手机铰链的关键零部件，由于其属于运动机构零件，需要和其他配合件进行摩擦，要求较高的硬度，所以材质一般选择高硬度的不锈钢。但不锈钢密度较高，无法实现轻量化的目的。轻质金属如钛金属密度仅有4.3～4.5g/cm3，比强度高，是重要的减重材料之一，但是轻质金属如钛金属硬度低，耐磨削性能差，无法直接作为耐磨零部件。
[0006]因此，现有转轴结构件难同时具备耐磨削性和轻量化特性，如何在保证转轴结构件耐磨削性的基础上有效降低其重量是本领域研发人员努力解决的问题。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供一种转轴结构件及其制备方法和转轴组件，以实现转轴结构件及转轴组件同时具有耐磨削和轻量化的特性，以解现有转轴结构件难同时具备耐磨削性和轻量化的技术问题。
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种转轴结构件。本申请实施例转轴结构件包括处于轴芯处的芯层和围合芯层的中间层以及围合中间层的外层，且外层的硬度大于芯层的硬度，外层的密度大于芯层的密度。这样，本申请实施例转轴结构件将外层的硬度和密度均设置大于芯层的硬度和密度，从而使得外层具有高的强度和硬度，赋予转轴结构件优异的耐磨削性，密度相对较小的芯层赋予转轴结构件轻量化特性。中间层设置在芯层与外层之间，起到过渡作用，有效分别固定连接芯层和外层，从而实现转轴结构件结构的韧塑性和疲劳强度。因此，本申请实施例转轴结构件通过芯层、中间层、外层的设置以及他们之间的连接和作用关系，赋予转轴结构件同时具备优异的耐磨削性、轻量化、韧塑性和疲劳强度，其结构稳定性好，机械性能优异，有效保证转轴结构件工作的稳定性，且重量相对减轻。
[0009]进一步地，外层的硬度大于或等于400HV。外层的该硬度，有效提高了其外层的强度，提高了转轴结构件的耐磨削性，扩展了转轴结构件的应用范围。
[0010]进一步地，芯层的密度低于5g/cm3。该密度的芯层在提高转轴结构件整体结构稳
定和疲劳强度的基础上，进一步有效降低转轴结构件的重量，从而提高转轴结构件的轻量化特性。
[0011]进一步地，外层的材料为耐磨金属，芯层的材料为轻质金属，中间层的材料为塑性金属。
[0012]具体地，耐磨金属包括不锈钢、合金钢、碳钢中的至少一种。
[0013]具体地，塑性金属包括金属镍、铜中的至少一种。
[0014]具体地，轻质金属包括金属钛、钛合金中的至少一种。
[0015]通过对芯层、中间层和外层各层材料的选择和优化，使得各层结构之间充分发挥增效作用，改善转轴结构件的强度、硬度和结构稳定性，从而进一步提高转轴结构件的耐磨削性、轻量化、韧塑性和疲劳强度等性能。
[0016]进一步地，外层的体积占转轴结构件总体积的20％～40％，中间层占转轴结构件总体积的5％～20％，芯层占转轴结构件总体积的40％～70％。通过对芯层、中间层和外层各层在转轴结构件中体积占比，进一步优化转轴结构件的耐磨削性、轻量化、韧塑性和疲劳强度等性能。
[0017]进一步地，中间层与外层之间和/或中间层与芯层之间为冶金结合。中间层与外层和芯层分别以冶金结合，有效提高三层结构之间的结合强度，使得三层界面能够在高温作用下生成合金，形成过渡的区间，有效提高转轴结构件结构稳定性，提高其韧塑性和疲劳强度，延长其工作寿命。
[0018]进一步地，外层、中间层和外层中的至少一层上还开设有减重孔或/和减重槽。通过开设减重孔或/和减重槽，在不影响外层、中间层和外层各自作用和性能的基础上，进一步降低转轴结构件的重量，提高转轴结构件的轻量化。
[0019]进一步地，转轴结构件为齿轮、凸凹轮、凹轮、齿轮轴中的任一种。基于转轴结构件上文结构和性能，赋予齿轮、凸轮、凹轮、齿轮轴等结构件优异的耐磨削性、轻量化、韧塑性和疲劳强度等性能，且工作寿命长，有效扩展该些结构件的应用范围。
[0020]第二方面，本申请实施例提供上文本申请实施例转轴结构件的制备方法。本申请实施例转轴结构件的制备方法包括如下步骤：
[0021]将外层坯料成型外层坯体，将中间层坯料成型中间层坯体，将芯层坯料成型芯层坯体，且将所述中间层坯体围合所述芯层坯体，所述外层坯体围合所述中间层坯体，形成转轴结构件坯体；
[0022]在保护气氛中，将所述转轴结构件坯体进行烧结处理后进行后处理，得到转轴结构件，其中，由所述外层坯体经所述烧结处理形成的外层的硬度大于由所述芯层坯体经所述烧结处理形成的芯层的硬度，且所述外层的密度大于所述芯层的密度。
[0023]本申请实施例转轴结构件的制备方法使得制备的转轴结构件不仅具有高强度和硬度的外层，同时具有轻质的芯层以及固定连接外层与芯层的过渡中间层，赋予制备的转轴结构件不仅仅具有优异的耐磨削性和轻量化性能，而且还具有高的韧塑性和疲劳强度。另外，本申请实施例转轴结构件的制备方法工艺条件易控，能够有效保证制备的转轴结构件高的良品率，性能稳定。
[0024]进一步地，外层坯体、中间层坯体、芯层坯体中的至少一种是采用注射法成型。
[0025]更进一步地，外层坯料由包括耐磨金属颗粒与第一粘结剂进行混炼形成的第一混
合物颗粒。
[0026]更进一步地，中间层坯料由包括塑性金属与第二粘结剂进行混炼形成的第二混合物颗粒。
[0027]更进一步地，芯层坯料由包括轻质金属与第三粘结剂进行混炼形成的第三混合物颗粒。
[0028]具体实施例中，耐磨金属颗粒的D50粒径为5
‑
30μm，塑性金属颗粒的D50粒径为2
‑
20μm，所述轻质金属颗粒的D50粒径为5
‑
40μm。
[0029]采用注射成型各坯体，且对各坯料进行优化，能够有效提高各坯体的质量、机械性能和结构的稳定性。
[0030]更进一步地，注射法成型的条件为：注射温度为190℃
‑
200℃、注射速度60
‑
120cm3/s，注射压力50
‑
120MPa，模具温度90
‑
120℃。该注射成型条件能够配合各坯料进一步提高各坯体的质量、机械性能和结构的稳定性。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转轴结构件，用于电子设备，其特征在于，包括芯层和围合所述芯层的中间层以及围合所述中间层的外层，且所述外层的硬度大于所述芯层的硬度，所述外层的密度大于所述芯层的密度；所述中间层分别与所述外层和所述芯层固定连接；所述芯层的轴心处具有轴向通孔或轴向凸起轴。2.如权利要求1所述的转轴结构件，其特征在于，所述外层的硬度大于或等于400HV；和/或，所述芯层的密度低于5g/cm3。3.如权利要求1或2所述的转轴结构件，其特征在于，所述外层的材料为耐磨金属，所述芯层的材料为轻质金属，所述中间层的材料为塑性金属。4.如权利要求3所述的转轴结构件，其特征在于，所述耐磨金属包括不锈钢、合金钢、碳钢中的至少一种；和/或，所述塑性金属包括金属镍、铜中的至少一种；和/或，所述轻质金属包括金属钛、钛合金中的至少一种。5.如权利要求1或2所述的转轴结构件，其特征在于，所述中间层的材料为能够与所述外层的材料和/或所述芯层的材料形成合金的塑性金属。6.如权利要求5所述的转轴结构件，其特征在于，所述中间层的材料为金属镍，所述外层的材料为不锈钢，所述中间层与所述外层的接触界面之间形成Fe
‑
Ni固溶体合金过渡缓冲层；和/或，所述中间层的材料为金属镍，所述芯层的材料包括金属钛、钛合金中的至少一种，所述芯层与所述中间层的接触界面之间形成TiNi化合物合金过渡缓冲层。7.如权利要求1、2或4所述的转轴结构件，其特征在于，所述外层的体积占所述转轴结构件总体积的20％～50％，所述中间层占所述转轴结构件总体积的5％～20％，所述芯层占所述转轴结构件总体积的40％～70％。8.如权利要求1、2或4所述的转轴结构件，其特征在于，所述中间层与所述外层之间和/或所述中间层与所述芯层之间为冶金结合。9.如权利要求1、2或4所述的转轴结构件，其特征在于，所述转轴结构件为齿轮、凸轮、凹轮、齿轮轴中的任一种。10.一种转轴结构件的制备方法，所述转轴结构件用于电子设备，其特征在于，包括如下步骤：将外层坯料成型外层坯体，将中间层坯料成型中间层坯体，将芯层坯料成型芯层坯体，且将所述中间层坯体围合所述芯层坯体，所述外层坯体围合所述中间层坯体，形成转轴结构件坯体；在保护气氛中，将所述转轴结构件坯体进行烧结处理后进行后处理，得到转轴结构件，其中，由所述外层坯体经所述烧结处理形成的外层的硬度大于由所述芯层坯体经所述烧结处理形成的芯层的硬度，且所述外层的密度大于所述芯层的密度，所述中间层坯体为形成中间层，所述中间层分别与所述外层和所述芯层固定连接，所述芯层的轴心处具有轴向通孔或轴向凸起轴。11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述外层坯体、所述中间层坯体、所述芯层坯体中的至少一种是采用注射法成型；和/或，
所述外层坯料由包括耐磨金属颗粒与第一粘结剂进行混炼形成的第一混合物颗粒；和/或，所述中间层坯料由包括塑性金属颗粒与第二粘结剂进行混炼形成的第二混合物颗粒；和/或，所述芯层坯料由包括轻质金属颗粒与第三粘结剂进行混炼形成的第三混合物颗粒。12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述将所述转轴结构件坯体进行烧结处理之前，还包括先将转轴结构件坯体进行脱脂处理除去所述第一粘结剂、第二粘结剂和/或第三粘结剂的步骤；和/或，所述注射法成型的条件为：注射温度为190℃
‑
200℃、注射速度60
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：董长富，乔艳党，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：