[发明专利]一种高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于非氧化物陶瓷材料领域，公开了一种高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料及其制备方法和应用。本发明将Si₃N₄和MgO‑Re₂O₃经混料、干燥后得到粉体A；纯Si₃N₄粉进行相同混料工艺、干燥后得到粉体记为粉体B，将粉体A和粉体B依次装入烧结炉中，在氮气气氛下制备表硬里韧的高性能Si₃N₄陶瓷梯度材料，氮气压力为负压；制备得到Si₃N₄陶瓷的相对密度高于95％，表层硬度为18～30GPa，里层断裂韧性为10～20MPa·m^1/2，整体抗弯强度为1200～1500Mpa；本发明实现了高性能Si₃N₄梯度陶瓷的制备。最后经切割、粗磨、精磨和抛光工序后得到所述的高性能氮化硅陶瓷手机后盖产品。

技术领域

本发明属于非氧化物陶瓷材料领域，具体公开了一种高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前智能手机成为人们生活当中不可或缺的一部分，人们对手机的保护和优化也越来越重视，手机外壳在手机的保护当中充当一个相当重要的角色，防止手机摔落受到损害以及磨损等是最直接方式。同时，手机后盖还影响到散热、轻质、美观等重要因素。因此，对用于手机后盖的材料需要具有高强度、耐热、耐磨损、外观漂亮等特点。在现有市场上手机后盖采用的材料主要有金属、玻璃、工程塑料等，然而，以上材料存在硬度低、易划伤、褪色、易变形等缺点；而且，作为目前市场上最流行的金属外壳，因为其对电磁信号有干扰这一缺点，对于通信时代5G信号的普及是致命打击，因此急需寻找一种既具有电磁屏蔽性，又能满足以上其他要求材料。Si₃N₄陶瓷材料作为一种结构材料，具有优异的力学性能，例如高硬度、高强、耐磨、耐高温等优异性能；并且作为一种电磁屏蔽性材料的同时，还兼具外观靓丽、玉质感、不变色等优异特点，可作为手机后盖的极佳候选材料。

然而，Si₃N₄陶瓷材料应用于手机后盖急需解决的是陶瓷材料的脆性问题。目前，通过对陶瓷材料进行增韧，用于制作手机后盖的陶瓷材料有氧化铝、氧化锆、碳化硅等结构材料。然而，这些材料都是通过提高手机后盖整体的韧性，过分地提高其韧性将极有可能降低其强度、耐磨、外观等。Si₃N₄作为一种高温易分解的物质，使得人们对于Si₃N₄烧结致密研究主要集中于高压防止分解，同时进行机械加压促进致密，然而并没有任何报道关于Si₃N₄陶瓷负压甚至高真空烧结的研究。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料的制备方法；该方法通过负压条件下制备高性能Si₃N₄梯度陶瓷材料，实现了高性能Si₃N₄陶瓷手机后盖的快速制备。

本发明的再一目的在于提供上述制备方法制备得到的高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料。

本发明的又一目的在于提供上述高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高性能氮化硅陶瓷手机后盖材料，包括以下步骤：