[发明专利]一种氧化锆陶瓷背板及其加工方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及手机背板技术领域，尤其涉及一种氧化锆陶瓷背板及其加工方法。

背景技术

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。