氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋的制備工藝

氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋的制備工藝摘要：第5代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展表明一個(gè)全新的移動(dòng)通信時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。5G網(wǎng)絡(luò)不僅提高了對(duì)通信技術(shù)的要求，也給手機(jī)機(jī)身造型設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)，對(duì)手機(jī)機(jī)身材質(zhì)性能提出了更加嚴(yán)格的要求［1］。氧化鋯陶瓷因性能優(yōu)異，越來(lái)越多地被應(yīng)用到手機(jī)后蓋材質(zhì)中，但其仍存在整體制備工藝水平不高的問(wèn)題本文就氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋的制備工藝進(jìn)行分析，并對(duì)其未來(lái)前景加以展望。關(guān)鍵詞：氧化鋯陶瓷；手機(jī)；制備工藝近年來(lái)上市銷售的眾多知名手機(jī)品牌，都逐步推出了具有陶瓷后蓋的的高端旗艦機(jī)型。手機(jī)陶瓷機(jī)身從一開始的2D直板型演變到如今的四曲面工藝造型。但是由于目前制備工藝水平的限制，陶瓷手機(jī)后蓋產(chǎn)品的良率較低，且價(jià)格昂貴所以目前只用于各大手機(jī)品牌的旗艦機(jī)型。今后，隨著制備工藝日益成熟，同時(shí)得益于5G通信的快速發(fā)展，陶瓷手機(jī)后蓋必定有廣闊的市場(chǎng)前景。1、氧化鋯陶瓷材料概述氧化鋯陶瓷具有優(yōu)異的物理性能及良好的力學(xué)性能，隨著其成型技術(shù)的發(fā)展在醫(yī)療、電子產(chǎn)品和傳感器等眾多領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。后蓋采用氧化鋯陶瓷材質(zhì)的手機(jī)機(jī)身具有良好的通信信號(hào)透過(guò)率，信號(hào)接收能力強(qiáng)，其硬度、密度及抗彎強(qiáng)度等明顯優(yōu)于塑料和玻璃材質(zhì)，并且具有無(wú)電磁干擾，不具備磁性的特點(diǎn)，同時(shí)，由于陶瓷材質(zhì)具有良好的可塑性，通過(guò)對(duì)機(jī)身表面的細(xì)致處理可塑造出更加高端的視覺(jué)形象［2］。氧化鋯用作手機(jī)后殼材料具有良好的機(jī)械性能，具體表現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度、耐磨耐腐蝕性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)性等方面。同時(shí)采用特有的燒結(jié)技術(shù)可使氧化鋯材料具備較好的可加工性，滿足手機(jī)后蓋的多曲面設(shè)計(jì)需求，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的加工量產(chǎn)［3］。2、氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋制備工藝陶瓷手機(jī)后蓋的制備工藝按加工順序主要分為:干壓/燒結(jié)、外形磨邊、粗磨厚度、CNC內(nèi)腔加工、CNC弧面外形粗加工、退火、精磨平面、粗拋、激光切割、CNC弧面外形精加工、精拋。氧化鋯陶瓷屬于脆性難加工材料，采用金剛石刀具用CNC機(jī)床進(jìn)行加工，可以使其具有更為復(fù)雜精美的外觀。CNC銃削加工對(duì)于陶瓷手機(jī)后蓋成型十分重要。精雕機(jī)常采用高轉(zhuǎn)速、快進(jìn)給、小被吃刀量的切削模式進(jìn)行銑削加工，調(diào)整合適的切削參數(shù)使陶瓷材料在加工過(guò)程中通過(guò)缺陷和裂紋的成形或延展、剝落及碎裂等方式去除，解決脆性材料難加工的問(wèn)題。以下為氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋的主要制備工藝：干壓/燒結(jié)氧化鋯陶瓷粉體在壓力作用下被壓制成具有一定形狀的致密坯體，這種坯體在燒結(jié)前是由許多單個(gè)固體顆粒組成的，坯體中存在許多氣孔，氣孔率一般為40%?60%。對(duì)固態(tài)素坯進(jìn)行高溫加熱時(shí)，素坯中的固體顆粒會(huì)發(fā)生物質(zhì)遷移，達(dá)到某一溫度時(shí)坯體發(fā)生收縮，出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大，伴隨氣孔排除，最終在低于熔點(diǎn)的溫度下，素坯變成多晶的陶瓷材料。這一過(guò)程中出現(xiàn)的不良現(xiàn)象主要表現(xiàn)為表面翹曲、裂紋等缺陷，可以通過(guò)調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度曲線進(jìn)行改良。磨床加工使用金剛石砂輪磨床對(duì)來(lái)料毛坯的外形四邊進(jìn)行磨邊修平，對(duì)背面進(jìn)行粗磨加工，減薄厚度，按照設(shè)計(jì)工藝標(biāo)準(zhǔn)加工至相應(yīng)尺寸。進(jìn)行外形修邊及厚度減薄加工的毛坯，具有相應(yīng)的精度，粗磨平面的背面作為CNC內(nèi)腔加工的加工基準(zhǔn)，精修四邊能夠?qū)崿F(xiàn)CNC工序中自動(dòng)檢測(cè)分中定位的第3期張杰，等:氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋的制備工藝精度要求，滿足相應(yīng)的工藝基準(zhǔn)［4］。CNC內(nèi)腔加工氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋的CNC加工需要使用數(shù)控自動(dòng)編程軟件，加工前需要對(duì)相應(yīng)的手機(jī)模型進(jìn)行建模。CNC內(nèi)腔加工對(duì)象主要是后蓋的內(nèi)腔曲面、內(nèi)高及外圍尺寸。使用磨床粗磨后的毛坯背面作為基準(zhǔn)進(jìn)行定位，制作亞克力材質(zhì)的真空吸附治具，模型如圖1所示。最外圈采用密封條進(jìn)行密封，其余氣槽保證真空吸附均勻。用自動(dòng)探測(cè)探頭進(jìn)行四周分中和旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償定位，選用不同目數(shù)的電鍍金剛石磨頭，通過(guò)粗、精加工分別將內(nèi)腔及外形等加工至工藝要求的尺寸。圖1亞克力材質(zhì)的真空吸附治具模型CNC弧面外形加工CNC弧面外形加工主要是對(duì)手機(jī)后蓋的外弧面進(jìn)行加工，因此，CNC內(nèi)腔加工時(shí)內(nèi)腔面需要與夾具表面進(jìn)行貼合定位，此工序一般需要根據(jù)手機(jī)內(nèi)腔弧面，制作亞克力材質(zhì)的真空吸附仿形治具，用自動(dòng)探測(cè)探頭進(jìn)行四周分中和旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償定位，然后采用不同目數(shù)的電鍍金剛石磨頭對(duì)外弧面進(jìn)行粗、精加工。精磨平面與退火經(jīng)過(guò)CNC外弧面加工的表面變形較大，翹曲嚴(yán)重，需要經(jīng)過(guò)精磨修正平面翹曲。由于CNC加工及精磨平面工序去除的余量較大，此時(shí)工件的應(yīng)力變形較大，需要通過(guò)退火處理消除應(yīng)力。粗拋與激光切割經(jīng)過(guò)兩道CNC加工工序，磨頭會(huì)在工件表面留下明顯刀印，需要進(jìn)行粗拋去除，粗拋后進(jìn)行攝像孔及閃光孔的激光切割。粗拋工序放在激光切割之前是因?yàn)榧す馇懈罟ば驎?huì)產(chǎn)生很多碎渣留在切割表面，粗拋時(shí)碎渣脫落會(huì)劃傷工件表面導(dǎo)致良率降低。同時(shí)，由于激光切割產(chǎn)生的碎渣殘留，需要對(duì)工件進(jìn)行CNC精加工CNC弧面外形精加工及精拋采用電鍍金剛石磨頭對(duì)激光切割過(guò)的孔及弧面外形進(jìn)行精修，達(dá)到表面質(zhì)量及尺寸要求后進(jìn)行精拋加工，以達(dá)到最終產(chǎn)品要求。3、氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋發(fā)展前景在5G通信技術(shù)廣泛應(yīng)用之后，陶瓷材料在手機(jī)后蓋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值隨之凸顯。以氧化鋯材料為主的特種陶瓷材料具有優(yōu)良的通信信號(hào)透過(guò)率、其在硬度密度及抗彎強(qiáng)度等方面優(yōu)于手機(jī)后蓋常用的塑料及金屬等材質(zhì)從而更為堅(jiān)固耐磨損。且該材料有較好的可加工性,能夠經(jīng)過(guò)多種加工工藝實(shí)現(xiàn)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)手機(jī)后蓋的多曲面造型設(shè)計(jì)。氧化鋯陶瓷原材料探明儲(chǔ)量豐富，是5G時(shí)代優(yōu)秀的非金屬手機(jī)后蓋材料,具有較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)：于程楊?陶瓷手機(jī)后蓋的應(yīng)用價(jià)值探索]J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2019(4):85-87．于程楊，宋瑞波．陶瓷材料在手機(jī)外觀配件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017(13):282-283.藍(lán)海鳳，黃永俊，李少杰，等．精細(xì)陶瓷在智能手機(jī)上的應(yīng)用及其制備工藝[J].陶瓷，2018(5):63-70.姚嘉煒.氧化鋯陶瓷材料的制備新工藝與組織性能[D].廣州：華南理工大學(xué)，2019.李禎，岳建設(shè)，李爾波，等.常壓燒結(jié)致密氧化鋯陶瓷[J].咸陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，33(6):67-69.作者