一种氧化锆陶瓷手机后盖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，包括：(1)流延膜制备；(2)温等静压成型；(3)排胶炉低温排胶；(4)高温烧结炉中烧结；(5)机加工。采用正交设计烧结工艺，系统评估不同烧结工艺对陶瓷最终性能的影响规律，获得了制备最佳性能氧化锆陶瓷材料的烧结工艺：以1℃/min的升温速率升温到1420℃，保温3h，得到高密度、高强度、高硬度的综合性能最佳的氧化锆陶瓷：氧化锆陶瓷材料密度为6.07‑6.08g/cm

Zirconia ceramic mobile phone rear cover and preparation method thereof

The invention discloses a preparation method for the back cover of a zirconia ceramic mobile phone, which includes: (1) preparation of a casting film; (2) temperature isostatic pressing; (3) low temperature drainage of a rubber furnace; (4) sintering in a high temperature sintering furnace; (5) machining. The influence of different sintering processes on the ultimate properties of ceramics was systematically evaluated by orthogonal design and sintering process. The sintering process of preparing the best properties of zirconia ceramic materials was obtained. The heating rate of 1 C was heated to 1420 and 3h, and the best comprehensive properties of high density, high strength and high hardness were obtained. Porcelain: zirconia ceramics with a density of 6.07 6.08g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锆陶瓷手机后盖及其制备方法
本专利技术属于陶瓷手机后盖领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷手机后盖及其制备方法。
技术介绍
氧化锆陶瓷具有优异的力学性能，如高强度、高硬度、高韧性，抗氧化、抗腐蚀，光泽度好(温润如玉))等性能，被广泛应用于各种结构件和外观件。近年来随着5G时代的到来，由于金属材质手机外壳硬度低，且对电磁信号屏蔽严重，将逐渐被淘汰；而氧化锆陶瓷对电磁信号基本无屏蔽作用，因此得到越来越多消费者的认可和青睐。但陶瓷材料制备复杂，同样的粉体和成型工艺，不同的烧结工艺对最终制备的陶瓷产品的综合性能有着重要的影响，另外陶瓷材料力学性能离散性大，这些因素都使得氧化锆陶瓷在手机后盖领域的应用存在巨大的风险。
技术实现思路
为克服以上现有技术中的不足或缺陷，本专利技术提供一种低成本制备高密度、高强度、高硬度的氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，通过系统研究烧结工艺对氧化锆陶瓷的性能影响规律，采用正交设计及统计学来设计实验和分析数据，获得了制备最佳性能氧化锆陶瓷材料的烧结工艺：以1℃/min的升温速率升温到1420℃，保温3h，制得的氧化锆陶瓷的综合性能达到最佳。同时，本专利技术还提供一种由上述方法制得的氧化锆陶瓷手机后盖，该氧化锆陶瓷手机后盖具有高密度、高强度、高硬度的优点。本专利技术所采取的技术方案是：一种氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，包括：(1)流延膜制备：以氧化钇稳定氧化锆粉体为原料，加入有机溶剂、分散剂、粘结剂、塑性剂，在球磨机中球磨混料均匀，经真空脱泡后，置于流延机中流延成型，制得流延膜；(2)温等静压成型：将步骤(1)所得流延膜置于温等静压机中叠压成型，得到手机后盖素坯；(3)排胶炉低温排胶：将步骤(2)所得素坯置于排胶炉中进行排胶，去除有机物成分；(4)高温烧结炉中烧结：将经步骤(3)后的素坯转移到高温烧结炉中进行烧结，得到陶瓷手机后盖烧结坯；(5)机加工：将步骤(4)所得的陶瓷手机后盖烧结坯经过后端CNC、研磨、抛光工序，得到氧化锆陶瓷手机后盖。上述制备方法中，步骤(1)中采用流延成型制备高质量流延膜，有效减少了陶瓷材料成型中显微结构不均匀的缺陷；同时，所述有机溶剂为二甲苯、2-丁酮、无水乙醇、甲醇、甲苯、正丁醇、正丙醇、异丙醇、正己烷中一种或两种组成的混合溶剂，有机溶剂的质量分数为浆料总质量的20-30wt％；所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，粘结剂的质量分数为浆料总质量的5-10wt％；所述塑性剂为邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种，塑性剂与粘结剂的用量比为0.4-1.2；所述浆料固含量为55-65wt％。浆料真空脱泡的真空度为10-30Pa，脱泡时间为2-15h。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(1)中的氧化钇稳定氧化锆粉体为亚微米级，粒径为0.1-0.4μm。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(1)中所用分散剂为BYK、磷酸酯、蓖麻油中的至少一种，分散剂含量占浆料总质量的0.5-2.0wt％。作为上述技术方案的进一步改进，所述流延膜的厚度为0.01-1.0mm。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(2)中温等静压成型的温度为50-90℃，得到的手机后盖素坯为平板、2.5D及3D形状，厚度为0.5-1.2mm。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(3)中排胶工艺为：从室温以2-3℃/min升到300℃；再从300℃以1-2℃/min升到550-650℃，保温0.5h-2h。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(4)中采用正交试验方法设计烧结工艺：采用三水平三因子设计，即最高烧结温度T，升温速率V，最高温度保温时间t。T：1390℃、1420℃、1450℃；V：1℃/min、2℃/min、3℃/min；t：1H、2H、3H。采用正交设计烧结工艺，系统评估不同烧结工艺对最终陶瓷性能的影响规律，统计分析数据获得了制备最佳性能氧化锆陶瓷材料的烧结工艺：以1℃/min的升温速率升温到1420℃，保温3h，得到的氧化锆陶瓷的综合性能达到最佳，最佳综合性能为：氧化锆陶瓷材料密度为6.07-6.08g/cm3，强度为1400-1500MPa，硬度为12.2-12.5GPa。本专利技术所述陶瓷材料密度的测量采用阿基米德法，陶瓷材料强度的测量采用万能试验机测试四点抗弯强度，陶瓷材料维氏硬度采用维氏硬度计测量所得。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(4)烧结工艺研究中，每组实验样品数量均大于20件，以确保最终产品性能测试数据的可靠性。作为上述技术方案的进一步改进，步骤(5)的陶瓷手机后盖烧结坯经过CNC、研磨、抛光工艺得到最终形状的氧化锆陶瓷手机后盖可为平板、2.5D及3D结构，厚度为0.3-1.0mm。相应地，本专利技术还提供由上述任一制备方法制得的氧化锆陶瓷手机后盖，所述氧化锆陶瓷手机后盖中陶瓷材料的密度为6.04-6.09g/cm3，强度为1200-1500MPa，维氏硬度为11.8-12.5GPa。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，首先以氧化钇稳定氧化锆粉体为原料，加入有机溶剂、分散剂、粘结剂、塑性剂，在球磨机中球磨混料均匀，经真空脱泡后，置于流延机中流延成型，制得流延膜，其次，将所得流延膜置于温等静压机中叠压成型，得到手机后盖素坯，再次，将素坯置于排胶炉中进行排胶，去除有机物成分，再转移到高温烧结炉中进行烧结，得到陶瓷手机后盖烧结坯，最后，将所得的陶瓷手机后盖烧结坯经过后端CNC、研磨、抛光工序，得到氧化锆陶瓷手机后盖。本制备方法有如下优点：采用流延成型制备高质量流延膜，可有效减少陶瓷材料成型中显微结构不均匀的缺陷；另外，采用正交设计烧结工艺，系统评估不同烧结工艺对最终陶瓷性能的影响规律，统计分析数据获得了制备最佳性能氧化锆陶瓷材料的烧结工艺：以1℃/min的升温速率升温到1420℃，保温3h，得到的氧化锆陶瓷的综合性能达到最佳，该最佳性能为：氧化锆陶瓷材料密度为6.07-6.08g/cm3，强度为1400-1500MPa，硬度为12.2-12.5GPa。本专利技术还利用上述制备方法制备了性能优异的氧化锆陶瓷手机后盖，既可满足手机领域的应用要求，进行大规模生产，也为陶瓷材料性能离散性大的特点提供了实际指导，规避陶瓷材料在实际应用中存在的风险，意义重大。附图说明图1为本专利技术的制备工艺流程图；图2为不同烧结工艺对氧化锆陶瓷密度的影响；图3为不同烧结工艺对氧化锆陶瓷强度的影响；图4为不同烧结工艺对氧化锆陶瓷硬度的影响；图5为烧结氧化锆陶瓷断面的SEM图片(×2000倍)。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行具体描述，以便于所属
的人员对本专利技术的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本专利技术做进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述
技术实现思路
对本专利技术所做出的非本质性的改进和调整，应仍属于本专利技术的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。本专利技术提供了一种氧化锆陶瓷手机后盖及其制备方法，包括：(1)氧化钇稳定氧化锆粉体为原料，加入有机溶剂、分散剂、粘结剂、塑性剂，在球磨机中球磨混料均匀，真空脱泡，流延机中流延成型，制备高质量的流延膜。所述氧化锆陶瓷粉体为亚微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，包括：(1)流延膜制备：以氧化钇稳定氧化锆粉体为原料，加入有机溶剂、分散剂、粘结剂、塑性剂，在球磨机中球磨混料均匀，经真空脱泡后，置于流延机中流延成型，制得流延膜；(2)温等静压成型：将步骤(1)所得流延膜置于温等静压机中叠压成型，得到手机后盖素坯；(3)排胶炉低温排胶：将步骤(2)所得素坯置于排胶炉中进行排胶，去除有机物成分；(4)高温烧结炉中烧结：将经步骤(3)后的素坯转移到高温烧结炉中进行烧结，得到陶瓷手机后盖烧结坯；(5)机加工：将步骤(4)所得的陶瓷手机后盖烧结坯经过后端CNC、研磨、抛光工序，得到氧化锆陶瓷手机后盖。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于，包括：(1)流延膜制备：以氧化钇稳定氧化锆粉体为原料，加入有机溶剂、分散剂、粘结剂、塑性剂，在球磨机中球磨混料均匀，经真空脱泡后，置于流延机中流延成型，制得流延膜；(2)温等静压成型：将步骤(1)所得流延膜置于温等静压机中叠压成型，得到手机后盖素坯；(3)排胶炉低温排胶：将步骤(2)所得素坯置于排胶炉中进行排胶，去除有机物成分；(4)高温烧结炉中烧结：将经步骤(3)后的素坯转移到高温烧结炉中进行烧结，得到陶瓷手机后盖烧结坯；(5)机加工：将步骤(4)所得的陶瓷手机后盖烧结坯经过后端CNC、研磨、抛光工序，得到氧化锆陶瓷手机后盖。2.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于：所述氧化钇稳定氧化锆粉体为亚微米级，粒径为0.1-0.4μm。3.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于：所述分散剂为BYK、磷酸酯、蓖麻油中的至少一种，分散剂含量占浆料总质量的0.5-2.0wt％。4.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于：所述流延膜的厚度为0.01-1.0mm。5.根据权利要求1所述的氧化锆陶瓷手机后盖的制备方法，其特征在于：步骤(2)中温等静压成型的温度为50-90℃，保温压力为...

【专利技术属性】
技术研发人员：余明先，王伟江，戴高环，孙亮，张耀辉，
申请(专利权)人：广东百工新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44