本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)陶瓷制備領(lǐng)域，特別涉及聚硅氮烷制備金色手機(jī)陶瓷外殼的方法。

背景技術(shù)：

近十幾年，隨著手機(jī)等消費(fèi)電子的迅猛發(fā)展，手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件取得了一定的發(fā)展，金屬和塑料外殼已經(jīng)難以滿足消費(fèi)者多樣化的需求。由于ZrO₂陶瓷具有高的強(qiáng)韌性、良好的硬度、高抗磨性，被廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷領(lǐng)域。也有報(bào)道部分穩(wěn)定氧化鋯(TZP)可以通過粉末冶金方法，能夠制備手表表殼、耐腐的表件和其它儀器零件。因此近年來，將其應(yīng)用于手機(jī)外殼也越來越多的被研究者所嘗試。例如申請?zhí)枮?01510309285.1的專利中采用了氧化鋯主相中添加氧化鋁、氧化鈦等添加劑采用流延的方式制備手機(jī)外殼。又例如申請?zhí)枮?01510940002.3的專利中采用釔穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷粉體與有機(jī)物混煉擠出成型手機(jī)外殼。但是總的來說該類制備方式存在以下缺陷：主要是因?yàn)檠趸?、氧化鋁等陶瓷制備的手機(jī)(背板)顏色比較單一，很難制備出具有金屬光澤的黃金色。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，公開了一種聚硅氮烷制備金色手機(jī)陶瓷外殼的方法。該方法是將聚硅氮烷、氧化鋯、氧化鈰、氫化鈦和氧化鈦在真空環(huán)境密煉得到膠體，將膠體成型成手機(jī)陶瓷外殼坯體，將坯體在混合氣氛環(huán)境下熱處理后燒結(jié)得到手機(jī)陶瓷外殼。使用該工藝解決了單純的氧化鋯手機(jī)外殼顏色比較單一，很難制備出具有金屬光澤的黃金色的問題。眾所周知，氮化鈦具有很好的黃金金屬色，聚硅氮烷提供了很好的氮源，又滿足了制作陶瓷膠體的工藝需求；氫化鈦在600℃～700℃熱解后提供了金屬鈦源，氧化鈦在碳?xì)溥€原氣氛條件下形成了一氧化鈦，為形成氮化鈦金色染色體提供了工藝條件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：一種聚硅氮烷制備金色手機(jī)陶瓷外殼的方法，其特征在于包括以下步驟：

a)將重量百分比10％～30％的聚硅氮烷、10％～60％的氧化鋯、3％～20％的氧化鈰、1％～20％的氫化鈦和余量的氧化鈦在真空環(huán)境200℃～250℃下密煉4h～10h得到膠體；

b)將步驟a)中得到的膠體注射成型得到手機(jī)陶瓷背板坯體；

c)將H₂、N₂和CO的混合氣氛通入設(shè)備中，在600℃～800℃熱處理步驟b)得到的手機(jī)陶瓷背板坯體；

d)將H₂和N₂的混合氣氛通入設(shè)備中在600℃～800℃的熱處理環(huán)境下處理經(jīng)步驟c)處理過的手機(jī)陶瓷背板坯體；

e)將步驟d)處理過的手機(jī)陶瓷背板坯體在H₂和N₂的混合氣氛中在常壓1200℃～1300℃保溫?zé)Y(jié)2h～4h得到手機(jī)陶瓷背板素坯；

f)將步驟e)得到手機(jī)陶瓷背板素坯在N₂氣氛中熱等靜壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1100℃～1200℃，壓力為100MPa～200MPa，時(shí)間為0.5h～1h。

優(yōu)選的，步驟a)中的聚硅氮烷重量百分比為15％～30％、氧化鋯重量百分比為20％～60％、氧化鈰重量百分比為3％～10％、氫化鈦重量百分比為1％～15％、余量為氧化鈦。

優(yōu)選的，步驟a)中的聚硅氮烷重量百分比為15％～20％、氧化鋯重量百分比為20％～45％、氧化鈰重量百分比為5％～10％、氫化鈦重量百分比為8％～10％、余量為氧化鈦。

優(yōu)選的，步驟a)中的氧化鈦的相為銳鈦礦型相。

優(yōu)選的，步驟a)中的氧化鈦的D50為30nm～100nm。

優(yōu)選的，步驟a)中的真空度為-0.095MPa～-0.099MPa。

優(yōu)選的，步驟c)中H₂、N₂和CO的體積比為(5～8):(82～85):10。

優(yōu)選的，步驟d)和步驟e)中H₂與N₂體積比為(5～8):(92～95)。

本發(fā)明的有益效果是：公開了一種聚硅氮烷制備金色手機(jī)陶瓷外殼的方法。該方法是將聚硅氮烷、氧化鋯、氧化鈰和氧化鈦在真空環(huán)境密煉得到膠體，將膠體成型成手機(jī)陶瓷外殼坯體，將坯體在混合氣氛環(huán)境下熱處理后燒結(jié)得到手機(jī)陶瓷外殼。該方案經(jīng)過H₂、N₂混合氣和H₂、N₂和CO混合氣多次熱處理在氧化鈦主相周圍原位生成TiN相與Si₃N₄相，TiN與Si₃N₂多相復(fù)合增韌增強(qiáng)陶瓷，制備的陶瓷顯微結(jié)構(gòu)均勻，綜合力學(xué)性能優(yōu)異，并且成本降低，重量減輕，同時(shí)具有絢麗的亮金色彩，更能滿足手機(jī)發(fā)展對手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件的需要。

附圖說明

圖1為制備方法步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：一種聚硅氮烷制備金色手機(jī)陶瓷外殼的方法，包括以下步驟：

a)將重量百分比10～30％的聚硅氮烷、10％～60％的氧化鋯、3～20％的氧化鈰、1％～20％的氫化鈦和余量的氧化鈦在真空環(huán)境200℃～250℃下密煉4h～10h得到膠體；使用聚硅氮烷有機(jī)物包裹粘結(jié)陶瓷顆粒特性，將其在高真空環(huán)境下密充分融化將陶瓷粉體包裹成可以注射的密煉料；在本實(shí)施例中優(yōu)選的真空度為-0.095MPa～-0.099MPa，此真空度可以有效的阻止密煉過程中氧化問題。

b)將步驟a)中得到的膠體注射成型得到手機(jī)陶瓷背板坯體；

c)將H₂、N₂和CO的混合氣氛通入設(shè)備中，在600℃～800℃熱處理步驟b)得到的手機(jī)陶瓷背板坯體；

d)將H₂和N₂的混合氣氛通入設(shè)備中在600℃～800℃的熱處理環(huán)境下處理經(jīng)步驟c)處理過的手機(jī)陶瓷背板坯體；

e)將步驟d)處理過的手機(jī)陶瓷背板坯體在H₂和N₂的混合氣氛中在常壓1200℃～1300℃保溫?zé)Y(jié)2h～4h得到手機(jī)陶瓷背板素坯；

f)將步驟e)得到手機(jī)陶瓷背板素坯在N₂氣氛中熱等靜壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1100℃～1200℃，壓力為100MPa～200MPa，時(shí)間為0.5h～1h。

本實(shí)施例中，步驟a)中的聚硅氮烷重量百分比為15％～30％、氧化鋯重量百分比為20％～60％、氧化鈰重量百分比為3％～10％、氫化鈦重量百分比為1％～15％、余量為氧化鈦。

本實(shí)施例中，步驟a)中的聚硅氮烷重量百分比為15％～20％、氧化鋯重量百分比為20％～45％、氧化鈰重量百分比為5％～10％、氫化鈦重量百分比為8％～10％、余量為氧化鈦。

本實(shí)施例中，步驟a)中的氧化鈦的相為銳鈦礦型相。

本實(shí)施例中，步驟a)中的氧化鈦的D50為30nm～100nm。

本實(shí)施例中，步驟c)中H₂、N₂和CO的體積比為(5～8):(82～85):10。

本實(shí)施例中，步驟d)和步驟e)中H₂與N₂體積比為(5～8):(92～95)。

以下是本發(fā)明的實(shí)施例：

實(shí)施例1：

以配料20kg計(jì)算，按重量百分比為15％的聚硅氮烷、60％的氧化鋯、3％的氧化鈰、1％的氫化鈦和21％的D50為50nm的金紅石相氧化鈦稱取原料，并將原料加入密煉機(jī)中，設(shè)置真空度為-0.099MPa，溫度為200℃，密煉10h得到密煉膠體。

將密煉膠體加入注塑機(jī)中設(shè)定注塑溫度220℃，將其注塑成手機(jī)外殼坯體并加工修型。

將修型后手機(jī)外殼坯體放入氣氛燒結(jié)爐中，按H₂、N₂和CO體積比為8:82:10的比例配比混合氣并通入氣氛燒結(jié)爐中，將爐溫升至600℃保溫?zé)崽幚?h。調(diào)整混合氣氛比例為H₂：N₂＝5：95后將繼續(xù)熱處理6h，后將爐溫升至1200℃，保溫?zé)Y(jié)4h后冷卻至室溫得到手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯。

將手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯放置熱等靜壓燒結(jié)爐中通入N₂氣氛，設(shè)置壓力為100MPa，升溫至1100℃，保溫?zé)Y(jié)1h然后冷卻，即得到該金色手機(jī)外殼。

為了測試該手機(jī)外殼陶瓷力學(xué)性能，按同樣的工藝制備莫氏硬度、三點(diǎn)彎曲法和單邊切口梁法測試的多個(gè)樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明以銳鈦氧化鈦為主相的陶瓷的抗彎強(qiáng)度為921MPa，斷裂韌性為8.7MPa.m^1/2，莫氏硬度8.9。據(jù)謝志鵬著的《結(jié)構(gòu)陶瓷》一書介紹目前商用的Y-TZP的抗彎強(qiáng)度通常為800～1200MPa，斷裂韌性為8～12MPa.m^1/2。與商用的Y-TZP比較，其主要力學(xué)性能與其接近，本實(shí)施例的成本降低，重量減輕，同時(shí)具有絢麗的亮金色彩，更能滿足手機(jī)發(fā)展對手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件的需要。

實(shí)施例2：

以配料25kg計(jì)算，按重量百分比為30％的聚硅氮烷、10％的氧化鋯、20％的氧化鈰、20％氫化鈦和20％的D50為80nm的銳鈦礦型氧化鈦稱取原料，并將原料加入密煉機(jī)中，設(shè)置真空度為-0.095MPa，溫度為250℃，密煉4h得到密煉膠體。

將密煉膠體加入注塑機(jī)中設(shè)定注塑溫度范圍210℃，將其注塑成手機(jī)外殼坯體并加工修型。

將修型后手機(jī)外殼坯體放入氣氛燒結(jié)爐中，按H₂、N₂和CO體積比為5:85:10的比例配比混合氣并通入氣氛燒結(jié)爐中，將爐溫升至800℃保溫?zé)崽幚?h。調(diào)整混合氣氛比例為H₂：N₂＝8：92后將繼續(xù)熱處理4h，后將爐溫升至1300℃，保溫?zé)Y(jié)3h后冷卻至室溫得到手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯。

將手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯放置熱等靜壓燒結(jié)爐中通入N₂氣氛，設(shè)置壓力為200MPa，升溫至1200℃，保溫?zé)Y(jié)0.5h然后冷卻，即得到該金色手機(jī)外殼。

為了測試該手機(jī)外殼陶瓷力學(xué)性能，按同樣的工藝制備莫氏硬度、三點(diǎn)彎曲法和單邊切口梁法測試的多個(gè)樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明該陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1050MPa，斷裂韌性為9.4MPa.m^1/2，莫氏硬度8.9。力學(xué)性能優(yōu)異，具有絢麗的亮金色彩，適合手機(jī)發(fā)展對手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件的需要。

實(shí)施例3：

以配料20kg計(jì)算，按重量百分比為10％的聚硅氮烷、20％的氧化鋯、5％的氧化鈰、10％的氫化鈦和55％的D50為30nm的銳鈦礦型氧化鈦稱取原料，并將原料加入密煉機(jī)中，設(shè)置真空度為-0.099MPa，溫度為250℃，密煉4h得到密煉膠體。

將密煉膠體加入注塑機(jī)中設(shè)定注塑溫度范圍220℃，將其注塑成手機(jī)外殼坯體并加工修型。

將修型后手機(jī)外殼坯體放入氣氛燒結(jié)爐中，按H₂、N₂和CO體積比為5:85:10的比例配比混合氣并通入氣氛燒結(jié)爐中，將爐溫升至750℃保溫?zé)崽幚?h。調(diào)整混合氣氛比例為H₂：N₂＝8：92后將繼續(xù)熱處理4h，后將爐溫升至1300℃，保溫?zé)Y(jié)2h后冷卻至室溫得到手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯。

將手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯放置熱等靜壓燒結(jié)爐中通入N₂氣氛，設(shè)置壓力為150MPa，升溫至1200℃，保溫?zé)Y(jié)1h然后冷卻，即得到該金色手機(jī)外殼。

為了測試該手機(jī)外殼陶瓷力學(xué)性能，按同樣的工藝制備莫氏硬度、三點(diǎn)彎曲法和單邊切口梁法測試的多個(gè)樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明該陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1090MPa，斷裂韌性為9.4MPa.m^1/2，莫氏硬度8.9。力學(xué)性能優(yōu)異，具有絢麗的亮金色彩，適合手機(jī)發(fā)展對手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件的需要。

實(shí)施例4：

以配料20kg計(jì)算，按重量百分比為20％的聚硅氮烷、45％的氧化鋯、10％的氧化鈰、8％的氫化鈦和17％的D50為100nm的銳鈦礦型氧化鈦稱取原料，并將原料加入密煉機(jī)中，設(shè)置真空度為-0.099MPa，溫度為250℃，密煉5h得到密煉膠體。

將密煉膠體加入注塑機(jī)中設(shè)定注塑溫度范圍220℃，將其注塑成手機(jī)外殼坯體并加工修型。

將修型后手機(jī)外殼坯體放入氣氛燒結(jié)爐中，按H₂、N₂和CO體積比為5:85:10的比例配比混合氣并通入氣氛燒結(jié)爐中，將爐溫升至700℃保溫?zé)崽幚?h。調(diào)整混合氣氛比例為H₂：N₂＝8：92后將繼續(xù)熱處理4h，后將爐溫升至1250℃，保溫?zé)Y(jié)3h后冷卻至室溫得到手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯。

將手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯放置熱等靜壓燒結(jié)爐中通入N₂氣氛，設(shè)置壓力為200MPa，升溫至1200℃，保溫?zé)Y(jié)0.5h然后冷卻，即得到該金色手機(jī)外殼。

為了測試該手機(jī)外殼陶瓷力學(xué)性能，按同樣的工藝制備莫氏硬度、三點(diǎn)彎曲法和單邊切口梁法測試的多個(gè)樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明該陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1120MPa，斷裂韌性為9.5MPa.m^1/2，莫氏硬度8.9。力學(xué)性能優(yōu)異，具有絢麗的亮金色彩，適合手機(jī)發(fā)展對手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件的需要。

實(shí)施例5：

以配料20kg計(jì)算，按重量百分比為20％的聚硅氮烷、35％的氧化鋯、5％的氧化鈰、8％的氫化鈦和32％的D50為50nm的銳鈦礦型氧化鈦稱取原料，并將原料加入密煉機(jī)中，設(shè)置真空度為-0.099MPa，溫度為200℃，密煉8h得到密煉膠體。

將密煉膠體加入注塑機(jī)中設(shè)定注塑溫度范圍230℃，將其注塑成手機(jī)外殼坯體并加工修型。

將修型后手機(jī)外殼坯體放入氣氛燒結(jié)爐中，按H₂、N₂和CO體積比為8:82:10的比例配比混合氣并通入氣氛燒結(jié)爐中，將爐溫升至700℃保溫?zé)崽幚?h。調(diào)整混合氣氛比例為H₂：N₂＝8：92后將繼續(xù)熱處理4h，后將爐溫升至1250℃，保溫?zé)Y(jié)3h后冷卻至室溫得到手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯。

將手機(jī)陶瓷(外殼)背板素坯放置熱等靜壓燒結(jié)爐中通入N₂氣氛，設(shè)置壓力為200MPa，升溫至1200℃，保溫?zé)Y(jié)1h然后冷卻，即得到該金色手機(jī)外殼。

為了測試該手機(jī)外殼陶瓷力學(xué)性能，按同樣的工藝制備莫氏硬度、三點(diǎn)彎曲法和單邊切口梁法測試的多個(gè)樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果表明該陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1130MPa，斷裂韌性為9.5MPa.m^1/2，莫氏硬度8.9。力學(xué)性能優(yōu)異，具有絢麗的亮金色彩，適合手機(jī)發(fā)展對手機(jī)外殼等結(jié)構(gòu)件的需要。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。