CN105817597A - 一种移动终端中框及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动终端中框，由基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料成型后制成；所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；所述表层材料为铝合金、锌合金或镁合金。本发明选用拉伸强度和熔点较高的材料作为基体材料，然后在其外部均匀致密的包裹上易于表面处理的表面材料，合理解决了拉伸强度与表面处理难易程度的矛盾，得到拉伸强度高，且表面处理效果好的移动终端中框。其次，本发明制备方法简便，成本低。实验结果表明，本发明的移动终端中框，抗拉强度高于400MPa，屈服强度均高于300MPa，适用于超薄移动终端。
Description
技术领域
本发明涉及移动终端中框材料领域，特别涉及一种移动终端中框及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展及现代生活水平的提高，人们对移动终端产品的要求越来越苛刻。电子类产品的品种和功能逐渐增加，并且在外形上向更薄、更轻的方向转变。
中框是移动终端中的核心结构件及外观件。其不仅是移动终端结构主要的承力结构，也能表现出绚丽多彩的外观颜色，从而增加移动终端的外观美感。第一代移动终端中框以塑料为主要材料，通过注塑成型得到。采用塑料制成的移动终端中框强度及刚度比较低，抗疲劳性及耐磨性差，容易变形开裂。
随后出现了以镁合金为主体材料，经过压铸成型，表面处理，制备得到移动终端中框。该种镁合金制成的移动终端中框产品表面处理难，良率较低。
目前，移动终端中框最常用的制备方法为：以不锈钢或铝合金为主体材料，经过精密数控机床加工(CNC)处理及表面处理，制备得到移动终端中框。但是，CNC处理的加工量大，加工困难，成本较高。
由于上述几种材料制备的移动终端中框，一方面存在表面处理较难以及成本较高的问题；另一方面，其较低的机械强度和刚度决定中框的厚度不能太薄，否则不能承载固定相关的零部件，以致其不能满足超薄移动终端(例如厚度低于5mm的手机)对中框的厚度要求。因此，开发一种具有较高的结构强度且表面处理容易，能够应用于超薄移动终端中的中框材料，成为目前市场急需解决的重点及难点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种移动终端中框及其制备方法，本发明制备得到的移动终端中框具有较高的结构强度，表面处理容易。
本发明公开了一种移动终端中框，由基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料成型后制成；
所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；
所述表层材料为铝合金、锌合金或镁合金。
本发明还公开了一种移动终端中框的制备方法，包括以下步骤：
S01：将基体材料制成中框的骨架；
所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；
S02：在所述骨架外部包裹上表层材料，压铸成型，得到移动终端中框；
所述表层材料包括铝合金、锌合金或镁合金。
与现有技术相比，本发明的移动终端中框，由基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料成型后制成；所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；所述表层材料包括铝合金、锌合金或镁合金。本发明选用拉伸强度和熔点较高的材料作为基体材料，然后在其外部均匀致密的包裹上易于表面处理的表面材料，合理解决了拉伸强度与表面处理难易程度的矛盾，得到拉伸强度高，且表面处理效果好的移动终端中框。其次，本发明制备方法简便，成本低。实验结果表明，本发明的移动终端中框，抗拉强度高于400MPa，屈服强度均高于300MPa。按照现有移动终端同等强度计算，本发明的移动终端中框其厚度可以减少至现有移动终端中框的三分之一作用，适用于超薄移动终端。
附图说明
图1表示中框的横截面示意图；
图2表示本发明中框的骨架示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种移动终端中框，由基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料成型后制成；
所述基体材料为抗拉强度高于600MPa、熔点高于700℃的材料；
所述表层材料为铝合金、锌合金或镁合金。
本发明的移动终端中框由基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料成型后制成，即所述移动终端中框包括两种材料：内芯为基体材料，外层为表层材料，所述表层材料包裹于所述基体材料外部，如图1所示。图1为中框的横截面示意图，1为基体材料，2为表层材料。
进一步地，所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料，优选的熔点高于710℃。在优选实施例中，所述基体材料优选为非晶合金、不锈钢、金属陶瓷、铜合金、碳纤维或石墨烯，更优选为非晶合金VIT106或不锈钢SUS304。本发明实施例选用的基体材料具有较高抗拉强度，以保证其在锻压得比较薄(例如：0.1～3mm)时仍然保持足够的机械强度，以适用于厚度小于5mm的移动终端；同时该基体材料也具有较高的熔点，其熔点至少比表层材料的高，以保证其在包裹表层材料并压铸成型时不会发生软化而导致产品失效。当然，所述基体材料也具有一定的韧性，其韧性要求与现有移动终端中框材料相当。
进一步地，所述表层材料为易于进行表面处理的材料，优选为铝合金、锌合金或镁合金。当优选铝合金作为表层材料时，其不易产生表面缺陷，其铸件表面有良好的表面光洁度和光泽，而且易于进行表面处理；当优选镁合金作为表层材料时，镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时可以较快的速度加工，并且镁合金的抗变形力大，压铸成型或CNC加工引起的凹陷比较小。
具体地，上述优选表层材料的熔点为450～700℃，低于基体材料，以保证其包裹在基体材料外面进行压铸成型时，避免压铸的温度导致基体材料软化。
再进一步地，上述基体材料的厚度为0.1～3mm，表层材料的厚度为0.1～3mm。两者制备形成的中框产品厚度为0.2～6mm，该厚度的中框能满足超薄机型(例如整机厚度为3.75mm)的要求，并且包含上述两层结构的中框机械强度好、抗压能力强，能牢固承载移动终端内部零件。本发明的移动终端中框的两种材料的结合组织致密，缺陷小，表层材料不容易脱落。
本发明实施例选取了强度高、熔点高、热稳定性好的基体材料作为骨架材料，然后将熔点及强度一般、但外观表现优异的表层材料包覆于其表面，利用两类金属材料之间的特性，充分综合利用非晶合金、不锈钢等基体材料的高强度和铝合金的优异外观处理效果，适用于制备移动终端中框等电子产品部件。
本发明实施例还公开了一种移动终端中框的制备方法，包括以下步骤：
S01：将基体材料制成中框的骨架；
所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；
S02：将所述骨架作为嵌件，在所述骨架外部包裹上表层材料，在模具中通过压铸成型，得到移动终端中框；其中，所述基体材料的厚度为0.1～3mm，所述表层材料的厚度为0.05～3mm；
所述表层材料为铝合金、锌合金或镁合金。
本发明实施例选用具有较高抗拉强度的基体材料制成中框的骨架，以保证中框的机械强度，使中框的厚度可适用于厚度小于5mm的移动终端；该基体材料还具有较高的熔点，以保证在包裹表层材料进行压铸时不会发生软化而导致产品失效。所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料。优选的熔点高于710℃。所述基体材料优选为非晶合金、不锈钢、金属陶瓷、铜合金、碳纤维或石墨烯，更优选为非晶合金VIT106或不锈钢SUS304。
进一步地，所述步骤S01将基体材料制成中框骨架的方法具体包括：
将基体材料通过冲压、锻压、铸造或焊接中任一种方法制成移动终端中框的骨架。本发明实施例对于冲压、锻压、铸造或焊接的工艺参数没有特殊限制，能够实现制成骨架结构即可。具体地，当采用锻压方法时，优选锻压压力500吨的油压机，分别进行粗锻、精锻和终锻处理。在本发明的优选实施例中，将基体材料置于移动终端中框的模具中，然后通过上述冲压、锻压、铸造或焊接工艺处理，得到移动终端中框的骨架，其结构示意图如图2所示。
进一步地，所述步骤S02中压铸成型的方法具体包括：
在步骤S01得到的骨架外部包裹表层材料，作为嵌件放置在模具中，进浇，表面材料熔融；压射，增压和保压冷却，表面材料紧密包裹在所述骨架外部。由于基体材料熔点较高，因此在压铸成型的过程中，熔融的表面材料不会使基体材料制成的骨架发生软化而失效。
在本发明的优选实施例中，在将包裹了表层材料的骨架作为嵌件放入模具中后，根据移动终端中框的形状和结构需求对部分位置进行定位，以避免骨架在模具中的移动从而降低良品率。然后依次进浇、压射、增压和保压冷却处理，设置吨位为100～500吨，进浇时的浇铸温度为400～800℃，铸造比压为10～150MPa，压射速度为0.5～10m/s。
更进一步地，本发明的实施例特别在压射步骤后还进行了增压步骤。该增压步骤是采用氮气瞬间对压射用液压缸进行增压，此时表层材料在进浇步骤的高温(400～800℃)下处于熔融的半凝固状态，一方面压射锤头给表层材料施加大的压力，使表层材料与骨架材料更加结合紧密，不容易剥落；另外一方面，高强压力也使得表层材料排列更致密，后续表面处理时不会有明显缺陷发生。所述增压的比例优选为1～10倍。增压的压力优选大于1300kgf/cm2。增压比例为1.0～10倍。所述表层材料的厚度优选为0.2～2mm。
进一步地，优选的，在所述压铸成型后，还包括精细加工及表面处理。所述压铸成型后的步骤具体包括：
在步骤S02的骨架材料外部紧密包裹上表层材料并压铸成型处理后，对所述表层材料的外表面进行精细加工及表面处理，得到移动终端中框。
更进一步地，该精细加工的方法优选为将中间产品的料头、飞边等部位进行切割、研磨或CNC加工。本发明对于所述表面处理的方式没有特殊限制，满足美观需求即可。
更进一步地，该表面处理的方法包括物理气相沉积、阳极氧化、喷涂、电泳、拉丝、电镀或丝印，优选为阳极或电镀方法，阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，可使其达到优异的表面处理效果。
本发明实施例借用塑料嵌件注塑的原理，利用金属材料之间的特性，充分将强度高的非晶合金、不锈钢等骨架材料的优点表现出来，将铝合金等表层材料的优异的外观处理效果放大，最终使得中框结构高强度的同时，还能有着优异的表面处理效果，使得中框材料符合未来超薄、高强度的发展趋势。通过本发明实施例提供的制备方法得到的移动终端中框，具有如下优点：
1、屈服强度高。目前普通铝合金中框屈服强度为290MPa左右；而本发明实施例提供的移动终端中框采用非晶合金作为骨架的屈服强度在1700～1800MPa左右，采用不锈钢作为骨架的的屈服强度在650～800MPa。
2、表面处理效果好。与普通非晶合金或不锈钢材料相比，本发明实施例提供的移动终端中框表面包覆一层压铸铝合金或镁合金，其表面可以达到所需各种优异外观效果。
3、尺寸超薄。按现有移动终端同等强度计算，如果现有移动终端中框采用非晶合金及不锈钢作为骨架，其厚度至少可以减少到1/3；再此基础上，本发明实施例提供的移动终端中框在骨架外面再压铸一层铝合金或镁合金，也可大大减少移动终端的厚度。
4、成本低。本发明采用压铸成型的方式，比直接用CNC加工铝板难度降低，成本也大大降低。
本发明制备的移动终端中框选用的材料为基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料，其不仅仅限于移动终端中框使用，也适用于其他要求超薄、高强度的结构件中，如支架、外观结构件等。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的移动终端中框及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
S11，制备中框骨架材料：将非晶合金(其化学成分如表1-1所示)通过专用模具真空卧室压铸的方式制备成骨架，其外框尺寸为63x142mm，截面尺寸为1x2mm。
表1-1非晶合金化学成分
| 非晶合金 | Zr | Cu | Ni | Nb | Al | 其余 |
| VIT106 | 68.10 | 12.60 | 9.66 | 6.11 | 3.52 | 0.01 |
S12，压铸成型：将骨架材料通过定位孔定位在模具上，然后合模，采用铝合金压铸的方式经过进浇、压射、增压和保压冷却，使铝合金均匀包覆在基体材料上，其铝合金表面厚度约0.5mm。
其中，压铸的具体参数如下：
吨位：160吨
浇铸温度：685℃
铸造比压：104MPa
压射速度：2.0m/s
增压比例：2倍
增压的压力：208MPa
开模时间：7S
铝合金成分如表1-2所示:
表1-2铝合金成分
| 铝合金 | Al | Mn | Zn | Cu | Cr | Fe | 其余 |
| A | 94.9 | 1.4 | 1.68 | 1.0 | 0.02 | 0.59 | ＜0.4 |
S13，加工及表面处理：用普通切割机将料头及毛边进行粗切，然后采用滚筒研磨，研磨材料为菱形及圆形棕刚玉，按1:1.5比列添加，加部分水及研磨剂，时间为80min左右，然后再用CNC对重要尺寸进行精加工，最后采取PVD(PhysicalVaporDeposition，物理气相沉积)表面处理使其表面达到所需效果，得到移动终端中框。
实施例2
S21，制备中框骨架材料：将不锈钢材料(其化学成分如表2-1所示)型材通过精密切割的方式使其成型，其外框尺寸为63x142mm，截面尺寸为1x2mm。
表2-1SUS304不锈钢化学成分
| 不锈钢 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr |
| SUS304 | 0.08 | 1.0 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 8.00～10.50 | 18.00～20.00 |
S22，压铸成型：将基体骨架材料通过定位孔定位在模具上，然后合模，采用铝合金压铸的方式经过进浇、压射、增压和保压冷却，使铝合金均匀包覆在基体材料上，其铝合金表面厚度约0.5mm。
其中，压铸的具体参数如下：
吨位：160吨
浇铸温度：685℃
铸造比压：104MPa
压射速度：2.0m/s
增压比例：2倍
增压的压力：208Mpa
开模时间：7S
铝合金成分如表2-2所示:
表2-2铝合金成分
| 铝合金 | Al | Mn | Zn | Cr | Fe | 其余 |
| A | 94.9 | 2.4 | 1.68 | 0.02 | 0.59 | ＜0.4 |
S13，加工及表面处理：用普通切割机将料头及毛边进行粗切，然后采用滚筒研磨，研磨材料为菱形及圆形棕刚玉，按1:1.5比列添加，加部分水及研磨剂，时间为80min左右，然后再用CNC对重要尺寸进行精加工，最后采取阳极氧化表面处理使其表面达到所需效果，得到移动终端中框。
实施例3
S31，制备中框骨架材料：将不锈钢材料(其化学成分如表3-1所示)型材通过精密切割的方式使其成型，其外框尺寸为63x142mm，截面尺寸为1x2mm。
表3-1SUS304不锈钢化学成分
| 不锈钢 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr |
| SUS304 | 0.08 | 1.0 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 8.00～10.50 | 18.00～20.00 |
S32，压铸成型：将基体骨架材料通过定位孔定位在模具上，然后合模，采用ADC12铝合金压铸的方式经过进浇、压射、增压和保压冷却，使铝合金均匀包覆在基体材料上，其铝合金表面厚度约0.5mm。
其中，压铸的具体参数如下：
吨位：200吨
浇铸温度：710℃
铸造压力：104MPa
压射速度：2.5m/s
增压比例：2.5倍
增压的压力：260MPa
开模时间：7S
铝合金成分如下如表3-2所示:
表3-2铝合金成分
| 铝合金 | Al | Si | Cu | Mg | Mn | Zn | Cr | Fe | 其余 |
| A | 85.5 | 9.6～12 | 1.5～3.5 | 0.3 | 0.5 | 1.00 | 0.02 | 0.9 | ＜0.4 |
S33，加工及表面处理：用普通切割机将料头及毛边进行粗切，然后采用滚筒研磨，研磨材料为菱形及圆形棕刚玉，按1:1.5比列添加，加部分水及研磨剂，时间为80min左右，然后再用CNC对重要尺寸进行精加工，最后采取PVD表面处理使其表面达到所需效果，得到移动终端中框。
对实施例1～3制备的移动终端中框的抗拉强度进行测试，结果参见表4。
表4实施例1～3制备的移动终端中框的抗拉强度
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 普通铝合金中框 | |
| 抗拉强度 | 1400MPa | 900MPa | 900MPa | 310MPa |
由表4可知，本发明制备的移动终端中框的抗拉强度明显强于普通铝合金中框。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种移动终端中框，由基体材料和包裹于所述基体材料外部的表层材料成型后制成；所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；
所述表层材料为铝合金、锌合金或镁合金。
2.根据权利要求1所述的移动终端中框，其特征在于，所述基体材料包括非晶合金、不锈钢、金属陶瓷、铜合金、碳纤维或石墨烯。
3.根据权利要求2所述的移动终端中框，其特征在于，所述基体材料包括非晶合金VIT106或不锈钢SUS304。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的移动终端中框，其特征在于，所述基体材料的厚度为0.1～3mm，所述表层材料的厚度为0.05～3mm。
5.一种移动终端中框的制备方法，包括以下步骤：
S01：将基体材料制成中框的骨架，所述基体材料为抗拉强度高于600MPa，熔点高于700℃的材料；
S02：在所述骨架外部包裹上表层材料，压铸成型，得到移动终端中框；所述表层材料为铝合金、锌合金或镁合金。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述压铸成型后还包括精细加工及表面处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述压铸成型的方法包括：将包裹了表层材料的中框骨架进行进浇、压射、增压和保压冷却处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述增压的增压比例为1～10倍，增压的压力大于1300kgf/cm2。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述压铸成型的步骤中，吨位为100～500吨，进浇时的浇铸温度为400～800℃，铸造比压为10～150MPa，压射速度为0.5～10m/s。
10.根据权利要求5～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将基体材料制成中框骨架的方法包括：将基体材料进行冲压、锻压、铸造或焊接制成中框的骨架。
11.根据权利要求6～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理的方法包括物理气相沉积、阳极氧化、喷涂、电泳、拉丝、电镀或丝印。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |