电子设备的工件、制备方法、壳体以及电子设备

文档序号:1704568 发布日期:2019-12-13 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 电子设备的工件、制备方法、壳体以及电子设备 (Workpiece of electronic equipment, preparation method, shell and electronic equipment ) 是由 李威 乔艳党 岳永保 伊藤紀行 朱旭 李庆孟 于 2019-09-25 设计创作,主要内容包括:本申请实施例提供一种电子设备的工件及其制备方法。该工件可以应用在电子设备的壳体中,例如手机的盖板或者中框等。该工件为铝合金材料,所述工件表面具有至少一个纹理区域,所述纹理区域中均匀分布有多个肉眼可见的纹理版块,每一个所述纹理版块对应一个铝合金晶粒,相邻的所述纹理版块颜色深浅或者光泽度不同,从而形成“迷彩”纹理。这样的工件表面可以形成一种新的外观纹理,避免工件或采用该工件的电子设备的外观在视觉效果上过于单一。(The embodiment of the application provides a workpiece of electronic equipment and a preparation method thereof. The workpiece can be applied to a shell of electronic equipment, such as a cover plate or a middle frame of a mobile phone. The workpiece is made of aluminum alloy, the surface of the workpiece is provided with at least one texture area, a plurality of texture plates visible to naked eyes are uniformly distributed in the texture area, each texture plate corresponds to one aluminum alloy crystal grain, and the adjacent texture plates are different in color depth or glossiness, so that camouflage textures are formed. The surface of the workpiece can form a new appearance texture, and the appearance of the workpiece or an electronic device adopting the workpiece is prevented from being too single in visual effect.)

电子设备的工件、制备方法、壳体以及电子设备

技术领域

本申请涉及材料表面处理技术领域,具体涉及一种电子设备的工件、一种电子设备的工件的制备方法,以及一种电子设备。

背景技术

在电子产品(例如手机等)领域,产品外观成为了决定消费者能否购买这一电子产品的重要因素之一。采用铝合金材料制备的电子产品外壳,通常会采用喷砂+阳极氧化、拉丝+阳极氧化、亮抛+阳极氧化这些工艺来实现外观效果。

首先,将铝合金材料挤压成形,得到铝型材。然后,对铝型材进行热处理,从而改善铝型材的加工性能和力学性能等。再利用数控机床,将热处理后的铝型材加工成预先设计好的工件的形状。最后,对加工好的工件的部分或者全部表面进行喷砂、拉丝或者亮抛等处理,再进行阳极氧化处理,从而得到具有哑光、拉丝或者镜面等外观效果的工件。

这些外观效果在电子产品中应用多年,从整体视觉上看较为单一,造成消费者审美疲劳。因此,如何开发一种应用于电子产品的具有新的外观效果的工件,这是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种电子设备的工件及制备方法,通过该方法,可以在工件表面形成至少一个纹理区域,在纹理区域中形成“迷彩”纹理,从而使工件表面具有一种新的外观效果。

第一方面,本申请提供一种电子设备的工件,所述工件为铝合金材料,所述工件表面具有至少一个纹理区域,所述纹理区域中均匀分布有多个肉眼可见的纹理版块,每一个所述纹理版块对应一个铝合金晶粒,相邻的所述纹理版块颜色深浅或者光泽度不同。

采用本实现方式,由于纹理区域中的每一个纹理版块对应一个铝合金晶粒,铝合金晶粒的尺寸较大,肉眼可见,并且在纹理区域中分布比较均匀,故而使纹理区域中形成了肉眼可见、分布均匀的多个纹理版块。相邻的纹理版块颜色深浅或者光泽度不同,从而使相邻纹理版块之间的界限,即晶界突显出来,进而使纹理区域形成了一种特别的晶界纹理效果,即“迷彩”纹理。具有这样的“迷彩”纹理的工件,外观新颖,有助于提升对消费者的吸引力。

结合第一方面,在第一方面第一种可能的实现方式中,在所述纹理区域中,尺寸≥0.5mm的纹理版块的面积,占所述纹理区域的面积的90%以上。当满足这一条件时,正常肉眼可以比较轻松地观察到工件表面的这些纹理版块,有助于提升对消费者的吸引力。

结合第一方面及上述可能的实现方式,在第一方面第二种可能的实现方式中,所述纹理版块的尺寸≤20mm。控制纹理版块的尺寸的上限,相当于控制工件表面的铝合金晶粒的尺寸上限。通过这样的方式,可以避免铝合金晶粒过大,导致影响工件的手持舒适性等其他性能,或者工件外观不能满足设计需求的问题。

结合第一方面及上述可能的实现方式,在第一方面第三种可能的实现方式中,在第一区域中,尺寸≥0.5mm的纹理版块的面积,占所述第一区域的面积的90%以上,其中,所述第一区域为所述纹理区域中的任意一个面积为25mm2的连续区域。通过控制上述条件可以确保纹理区域中纹理版块具有较好的均匀性。

第二方面,本申请提供一种工件的制备方法,包括:对铝合金坯料进行变形加工,得到第一铝型材;对所述第一铝型材进行热处理,得到第二铝型材,其中,在所述第二铝型材的至少一个预设区块中,铝合金晶粒肉眼可见且分布均匀;利用强酸溶液对所述第二铝型材的至少一个预设区块的表面进行刻蚀,得到刻蚀件;对所述刻蚀件进行阳极氧化处理,得到所述电子设备工件。

采用本实现方式,通过变形加工和热处理工艺,使铝合金工件的整体或者部分表面形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒。再通过对工件表面进行刻蚀,提升工件表面不同晶粒之间的对比度,从而使铝合金晶粒之间的晶界突显出来。采用这样的方法,工件表面就可以局部或者整体形成“迷彩”纹理,从而产生一种新颖的外观效果。该方法的工艺较简单,适合工业化生产。

结合第二方面,在第二方面第一种可能的实现方式中,对铝合金坯料进行变形加工,得到第一铝型材的步骤,包括:对铝合金坯料进行反向挤压,得到第一铝型材;其中,所述铝合金坯料的变形量为7-15%。通过反向挤压的工艺将铝合金坯料的变形量控制到7-15%,有利于使最后制得的整个工件中都形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第二种可能的实现方式中,在对铝合金坯料进行反向挤压时,所述铝合金坯料的温度为380-550℃;反向挤压模具的温度为350-550℃;反向挤压速度为2mm/s以上;挤压比在30以上。将这些铝合金坯料、模具的温度越高,挤压比、挤压速度等参数控制在上述范围之内,有利于控制铝合金坯料的变形量,进而有利于形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第三种可能的实现方式中,对铝合金坯料进行变形加工,得到第一铝型材的步骤,包括:对铝合金坯料进行反向挤压,得到铝挤坯料;对所述铝挤坯料的至少一个预设区块进行锻压,得到第一铝型材;其中,所述铝挤坯料的至少一个预设区块的累积变形量为7-15%,所述铝挤坯料的至少一个预设区块与所述第二铝型材的至少一个预设区块相对应。采用本实现方式,可以使铝合金坯料的局部或整体的变形量累积达到7-15%,有利于工件局部或整体形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒,进行使工件的局部或整个表面形成“迷彩”纹理。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第四种可能的实现方式中,在对所述铝挤坯料的至少一个预设区块进行锻压时,锻压的温度为室温或200-450℃;其中,在室温下锻压的变形量小于在200-450℃下锻压的变形量。将锻压的温度等参数控制在上述范围之内,有利于控制铝合金坯料局部或者整体的变形量,进而有利于工件局部或者整体形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第五种可能的实现方式中,所述热处理包括预热、升温、保温和冷却,其中,所述预热的温度T1为80-250℃,所述预热的时间t1为0.2-5小时。通过增加预热的阶段,使得第一铝型材中能量相对较高的位置的能量可以降低一些,从而消除或者减小能量相对较高的位置和能量相对较低的位置之间的差异,进而为生成更加均匀的粗晶作好准备。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第六种可能的实现方式中,所述升温的温度T2为420-620℃,所述升温的时间t2为1-8小时;所述保温的温度T2为420-620℃,所述保温的时间t3为1-8小时。将升温和保温的温度及时间控制在上述范围之内,有利于形成肉眼可见的铝合金晶粒。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第七种可能的实现方式中,在所述第二铝型材的至少一个预设区块中,90%以上的铝合金晶粒的尺寸≥0.5mm。当满足这一条件时,正常肉眼可以比较轻松地观察到最终制成的工件表面的纹理版块,有助于提升对消费者的吸引力。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第八种可能的实现方式中,在所述第二铝型材的至少一个预设区块中,所述铝合金晶粒的尺寸≤20mm。控制工件表面的铝合金晶粒的尺寸上限,可以避免铝合金晶粒过大,导致影响工件的手持舒适性等其他性能,或者工件外观不能满足设计需求的问题。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第九种可能的实现方式中,在预设子区块中,晶粒尺寸≥0.5mm的铝合金晶粒,占所述预设子区块中所有铝合金晶粒的90%以上,其中,所述预设子区块为工件的纹理区域中任意一个面积为25mm2的连续区域所对应的第二铝合金中的区块。通过控制上述条件可以确保最终制成的工件表面的纹理区域中纹理版块分布更加均匀。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第十种可能的实现方式中,所述刻蚀的温度为0-80℃,所述刻蚀的时间为3-600s;和/或,所述强酸溶液包括王水、氢氟酸和硝酸中的一种或多种。采用上述刻蚀工艺和试剂,有助于增加不同取向的晶粒的腐蚀差异程度,从而有利于使工件表面晶粒之间的晶界突显出来。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第十一种可能的实现方式中,对所述第一铝型材进行热处理,得到第二铝型材的步骤之后,还包括:将所述第二铝型材制作成预设的电子产品工件的形状。采用本实现方式可以制成预先设计好的形状的工件,同时使该工件表面形成“迷彩”纹理。

结合第二方面及上述可能的实现方式,在第二方面第十二种可能的实现方式中,在将所述第二铝型材制作成预设的电子产品工件的形状的步骤之后,还包括:将制成预设电子产品工件的形状的所述第二铝型材,进行表面机械处理。通过增加表面机械处理的步骤,使最终制成的工件除了具备“迷彩”纹理以外,还可以同时获得其他的外观效果。

第三方面,本申请提供一种电子设备的壳体,所述壳体包括铝合金材料制成的中框或盖板,所述中框或所述盖板表面具有至少一个纹理区域,所述纹理区域中均匀分布有多个肉眼可见的纹理版块,每一个所述纹理版块对应一个铝合金晶粒,相邻的所述纹理版块颜色深浅或者光泽度不同。

结合第三方面,在第三方面第一种可能的实现方式中,所述壳体上还设置有装饰件或者辅料。

结合第三方面及上述可能的实现方式,在第三方面第二种可能的实现方式中,在所述纹理区域中,尺寸≥0.5mm的纹理版块的面积,占所述纹理区域的面积的90%以上。

结合第三方面及上述可能的实现方式,在第三方面第三种可能的实现方式中,所述纹理版块的尺寸≤20mm。

结合第三方面及上述可能的实现方式,在第三方面第四种可能的实现方式中,在第一区域中,尺寸≥0.5mm的纹理版块的面积,占所述第一区域的面积的90%以上,其中,所述第一区域为所述纹理区域中的任意一个面积为25mm2的连续区域。

第四方面,本申请提供一种电子设备,所述电子设备包括第三方面的任一种壳体。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请中的电子设备的工件表面的纹理区域的局部示意图;

图2为本申请中的电子设备的工件表面的一个纹理区域的局部的金相图;

图3为本申请的工件制备方法的其中一种实现方式的流程示意图;

图4为制备电子设备工件的工艺流程中,不同阶段的中间产品或者成品的结构示意图;

图5为第一铝型材的再结晶热处理工艺图;

图6为本申请的比较例2中,仅采用阳极氧化处理,不采用刻蚀处理的铝合金工件表面局部示意图;

图7本申请实施例中计算工件表面的纹理版块的尺寸时,在显微镜下拍摄的晶粒组织图像的局部示意图;

图8为本申请的壳体的其中一种实现方式的结构示意图。

附图标记说明:

壳体1;中框11;盖板12;纹理区域2;纹理版块21。

具体实施方式

业界电子产品的铝合金工件,在将铝合金材料制备成工件之后进行阳极氧化处理,工件表面会呈现颜色深浅和光泽度均匀一致的外观特征。发明人经过分析认为,这些工件表面之所以会呈现出上述外观特征,而无法呈现本申请实施例所提供的“迷彩”纹理外观效果,主要有两方面原因。

第一,常见的铝合金工件中的铝合金晶粒尺寸较小,肉眼分辨较为困难。一般地,铝合金晶粒的尺寸越小,铝型材的力学性能(例如强度、延伸率等)越好。因此,制造商在对铝合金坯料(即铝合金原材料)进行变形加工的阶段,会尽量减小铝合金坯料的变形量,从而使最终制得的铝合金工件中形成均匀的细小的铝合金晶粒(下称细晶)。在常见的铝合金工件中,细晶的平均尺寸一般在0.1mm及以下,工件表面超过90%的区域中的铝合金晶粒的尺寸在0.3mm以下,只有不超过5%铝合金晶粒的尺寸大于0.5mm。相距25cm距离,人类肉眼的平均分辨极限大约为0.09mm。因此,要分辨这样的铝合金工件表面的铝合金晶粒,对人类肉眼而言十分费力。也因此,对于仅经过常规阳极氧化处理的工件表面而言,肉眼观察到的颜色深浅和光泽度均匀一致的工件表面,实际上对应了许多肉眼较难分辨的细晶。

第二,铝合金晶粒之间的晶界在经过常规的阳极氧化工艺后,突显不明显。工件表面的铝合金晶粒的取向往往存在差异,晶界(grain boundary)是结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在工件表面上,不同取向的铝合金晶粒的晶面界面能不一样。如果在酸性或者碱性溶液中进行表面腐蚀,工件表面的不同晶粒的腐蚀速率不一样,这就造成晶粒表面的腐蚀深浅程度不同。当光线照射在工件表面的晶粒上时,不同腐蚀程度的晶粒会对光线的反射存在差异。主要产生漫反射的晶粒从视觉上看起来暗一点,主要产生镜面反射的晶粒从视觉上看起来亮一点。然而,常规的阳极氧化工艺,采用的酸性溶液一般为中强酸,对不同晶粒的选择性腐蚀效果不够明显,这导致不同的晶粒的晶面之间的颜色深浅差异很小。再加上铝合金晶粒尺寸本身就非常小,因此,在用肉眼观察时,不能观察到所有的铝合金晶粒之间的晶界,而会将多个晶粒的晶面看成是颜色深浅和光泽度均匀的整体表面。并且,即便在与工件表面的距离非常近的情况下,肉眼可以观察到工件表面上的少数晶界,这些能够观察到的晶界也很不明显。

基于此,本申请实施例提供一种电子设备的工件,以及一种电子设备工件的制备方法。该工件表面具有至少一个纹理区域,纹理区域中形成“迷彩”纹理,从而使工件表面具有一种新颖的外观效果。以下将首先介绍该工件表面的“迷彩”纹理的外观特征,然后介绍制备该工件的方法。

本申请中的电子设备包括但不限于:手机(mobile phone)、平板电脑(Pad)、个人计算机、虚拟现实(virtual reality,VR)终端设备、增强现实(Augmented Reality,AR)终端设备、可穿戴设备、电视、车载终端设备、智能眼镜等。

工件包括工业加工过程中的零部件,工件可以是单个零件,也可以是几个零件组合形成的部件等,本申请对此不作限定。本申请中的电子设备的工件可以是电子产品中全部或者局部暴露于外界环境中的零部件,例如手机的壳体、可穿戴设备的佩戴结构等。上述工件采用铝合金材料制备而成。

工件表面具有一个或者多个纹理区域。当工件的整个表面都具有“迷彩”纹理时,可以将工件的整个表面都视为一个纹理区域。纹理区域中均匀分布有多个肉眼可见的纹理版块,每一个纹理版块对应一个铝合金晶粒,纹理版块之间的边界则对应铝合金晶粒的晶界。相邻的所述纹理版块颜色深浅或者光泽度不同。

请参见图1和图2,图1为本申请中的电子设备的工件表面的纹理区域的局部示意图;图2为本申请中的电子设备的工件表面的一个纹理区域的局部的金相图。从图1中可以看到该纹理区域中包括了多个纹理版块,这些纹理版块肉眼可见,总体分布比较均匀。并且,图1中相邻的纹理版块颜色深浅或者光泽度不同,相邻的版块之间的颜色深浅差异或者光泽度差异较大,能够比较容易地通过肉眼观察到不同版块之间的边界,即晶界。从图2的金相图可以看到28个纹理版块,每个纹理版块都分别对应了一个铝合金晶粒,这些纹理版块总体分布比较均匀,相邻的纹理版块颜色深浅或者光泽度不同。

如前所述,在常见的铝合金工件中,细晶的平均尺寸一般在0.1mm及以下,工件表面超过90%的区域中的铝合金晶粒的尺寸在0.3mm以下,只有不超过5%的区域中的铝合金晶粒的尺寸大于0.5mm。在本申请的实施例中,肉眼可见的纹理版块,可以采用更具体的指标来衡量。即,在纹理区域中,尺寸≥0.5mm的纹理版块的面积,占所述纹理区域的面积的90%以上。当满足这一条件时,正常肉眼可以比较轻松地观察到工件表面的这些纹理版块。

可选地,在任一个纹理区域中,纹理版块的尺寸≤20mm。控制纹理版块的尺寸的上限,相当于控制工件表面的铝合金晶粒的尺寸上限。通过这样的方式,可以避免铝合金晶粒过大,导致影响工件的手持舒适性等其他性能,或者工件外观不能满足设计需求的问题。

类似地,纹理区域中的多个纹理版块均匀分布,也可以采用更具体的指标来衡量。将纹理区域中的任意一个面积为25mm2的连续区域,称为第一区域。在第一区域中,尺寸≥0.5mm的纹理版块的面积,占所述第一区域的面积的90%以上,则表示多个肉眼可见的纹理版块在纹理区域中的分布是均匀的。

需要说明的是,上述纹理版块可以是规则形状,也可以是不规则形状,本申请对此不作限定。一般地,由于不同纹理版块对应的铝合金晶粒的取向可能存在差异,故而不同纹理版块的形状也相应地存在差异。纹理版块的尺寸,可以采用常用的计量方式来度量。例如,当纹理版块为矩形时,可以采用矩形的长度作为其尺寸。又例如,当纹理版块为不规则形状时,可以采用纹理版块边缘上相隔最远的两个点之间的距离来作为其尺寸。

还需要说明的是,在上述纹理区域中,不可避免的会存在少部分区域,这些区域中的铝合金晶粒的尺寸较小,肉眼较难分辨。在这些区域中,一个区域可能对应一个或者多个细小的铝合金晶粒。但是,这少部分区域对工件的纹理区域的整体外观效果不会产生明显的影响。

在本申请的实施例中,颜色深浅指的是颜色在灰度上的差异。相邻的纹理版块之间的颜色深浅不同,指的是正常肉眼可以分辨的灰度差异。

光泽度表示材料表面的反射光的能力。表面平滑的材料受到可见光的照射时会产生镜面反射,反射的光线直接照射人眼,使材料表面带有光泽。本申请实施例中相邻版块之间的光泽度不同,指的是正常肉眼可以分辨的光泽度差异。

上述的电子设备工件表面的纹理区域中,每一个纹理版块对应一个铝合金晶粒,由于铝合金晶粒的尺寸较大,肉眼可见,并且在纹理区域中分布比较均匀,故而使纹理区域中形成了肉眼可见、分布均匀的多个纹理版块。相邻的纹理版块颜色深浅或者光泽度不同,从而使相邻纹理版块之间的界限,即晶界突显出来,进而使纹理区域形成了一种特别的晶界纹理效果,即前述的“迷彩”纹理。具有这样的“迷彩”纹理的工件,外观新颖,有助于吸引消费者购买该工件或者包括该工件的电子设备。

本申请实施例中的制备方法通过改进现有变形加工和热处理工艺,使铝合金工件的整体或者部分表面形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒;通过强酸腐蚀工艺对工件表面进行刻蚀,提升工件表面不同晶粒之间的对比度,从而使铝合金晶粒之间的晶界突显出来。采用这样的方法,工件表面就可以局部或者整体形成“迷彩”纹理,从而产生一种新颖的外观效果。

请参见图3,图3为本申请的工件制备方法的其中一种实现方式的流程示意图。该方法可以包括以下S100至S600的步骤。

S100:对铝合金坯料进行变形加工,得到第一铝型材。

本申请实施例中的铝合金坯料可以采用现有的铝合金材料,例如6系铝合金、5系铝合金、2系铝合金、7系铝合金等。

在铝合金加工过程中,一般首先对铝合金材料进行变形加工,使其成形,得到铝型材。通过变形加工和后续的热处理步骤,才能使铝型材中形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒,因此,变形加工时变形量的控制至关重要。以下将分别介绍两种可能的变形加工的实现方式,即挤压,以及挤压+锻压。

挤压的主要过程包括:首先,根据铝型材的设计制造出模具;然后,利用挤压机将加热好的铝合金坯料从模具中挤出成形,从而得到铝型材。在一般的制备铝型材的方法中,通常会采用正向挤压的方式,即挤压时铝型材流出方向与挤压机的挤压轴的运动方向相同。并且,如前所述,在挤压成型阶段,为了提高铝型材的力学性能,一般会尽量减小铝合金材料的变形量,以便形成细小的铝合金晶粒。

而在本申请的变形加工的一种实现方式中,可以采用反向挤压的方式,即挤压时铝型材流出方向与挤压机的挤压轴的运动方向相反。通过对铝合金坯料进行反向挤压,得到第一铝型材。通过这样的方式,铝合金坯料整体的变形量可以达到7-15%,有利于使最后制得的整个工件中都形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒。

在对铝合金坯料进行反向挤压时,可选地,铝合金坯料的温度为380-550℃。可选地,反向挤压模具的温度为350-550℃。可选地,反向挤压速度为2mm/s以上,挤压比在30以上。铝合金坯料、模具的温度越高,挤压比、挤压速度对铝合金坯料的变形量具有一定影响,将这些参数控制在上述范围之内,有利于控制铝合金坯料的变形量,进而有利于形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒。

在本申请的变形加工的另一种实现方式中,可以先采用反向挤压的方式对铝合金坯料进行初步的挤压,得到铝挤坯料。然后采用锻压的方式对铝挤坯料的至少一个预设区块进行锻压,得到第一铝型材。本申请实施例中铝挤坯料的预设区块,在制备成工件之后,刚好对应工件表面的纹理区域。预设区块可以是铝挤坯料的一部分,也可以是整个铝挤坯料,本申请对此不作限定。

通过这样的方式,可以使铝合金坯料的局部或整体的变形量累积达到7-15%,有利于工件局部或整体形成肉眼可见的、分布均匀的铝合金晶粒,进行使工件的局部或整个表面形成“迷彩”纹理。

可选地,采用锻压方式可以使铝挤坯料的至少一个预设区域的变形量达到5%-15%,从而使这些预设区域的累积变形量达到7-15%。

可选地,在对铝挤坯料的至少一个预设区块进行锻压时,锻压的温度可以为室温或200-450℃。其中,室温是指的大气环境温度,可以是-25~40℃中的任意温度,例如25℃等。当在室温下锻压时,锻压的变形量相对偏小,优选5%~10%。在200-450℃下锻压时,锻压的变形量相对偏大,优选10%~15%。

需要说明的是,反向挤压的工艺条件可以参考前述的工艺条件,只是反向挤压所达到的变形量需要比前述方式稍低一些,这样才能使得在锻压之后预设区块的累积变形量达到7-15%。例如,采用单纯的反向挤压的方式,需要使铝合金坯料的变形量达到12%。那么,采用挤压+锻压的方式,可以先使铝合金坯料的变形量达到6%,得到铝挤坯料,再通过锻压的方式,使铝挤坯料的一个或者几个预设区块的变形量达到6%,这样,这些预设区块的累积变形量就达到了12%,而铝挤坯料中除预设区块以外的其他区块的变形量则仍然维持在6%。

S200:对所述第一铝型材进行热处理,得到第二铝型材。

通过热处理,可以使经过变形加工的第一铝型材内部再结晶,从而使第二铝型材的预设区块中形成肉眼可见的、均匀分布的粗晶。需要说明的是,第二铝型材的预设区块与前述铝挤坯料的预设区块是相对应的,在制备成工件之后,其刚好对应工件表面的纹理区域,从而使得在工件的纹理区域中形成“迷彩”纹理。

如前所述,在常见的铝合金工件中,细晶的平均尺寸一般在0.1mm及以下,工件表面超过90%的区域中的铝合金晶粒的尺寸在0.3mm以下,只有不超过5%铝合金晶粒的尺寸大于0.5mm。在本申请的实施例中,在第二铝型材的预设区块中形成肉眼可见的粗晶,也可以采用更具体的指标来衡量。即,在第二铝型材的预设区块中,90%以上的铝合金晶粒的尺寸≥0.5mm。这样,当将这样的第二铝型材制备成工件时,肉眼可以比较轻松地观察到这些第二铝型材的预设区块对应的工件表面的铝合金晶粒。

可选地,在第二铝型材的预设区块中,铝合金晶粒的尺寸≤20mm。通过控制铝合金晶粒的尺寸的上限,可以避免铝合金晶粒过大,导致影响工件的手持舒适性等其他性能,或者工件外观不能满足设计需求的问题。

类似地,分布均匀的粗晶,也可以采用更具体的指标来衡量。在制备成工件之后,第二铝型材的预设区块刚好对应工件表面的纹理区域,而纹理区域中的任意一个面积为25mm2的连续区域所对应的第二铝型材中的区块,在本申请实施例中可以称之为预设子区块。在预设子区块中,晶粒尺寸≥0.5mm的铝合金晶粒,占所述预设子区块中所有铝合金晶粒的90%以上。

一般的热处理可以包括升温、保温和冷却三个阶段。而在本申请实施例中,为了进一步提高形成的粗晶的均匀性,在升温之前增加的预热的阶段。

在变形加工的阶段,铝合金坯料中不同位置的的变形量可能存在差异,即变形不均匀。例如,变形加工的目标是使铝合金坯料的变形量达到12%,但是,实际加工之后,铝合金坯料的某些位置的变形量为11%,某些位置的变形量为13%,存在较大差异。这个时候,如果直接进入升温阶段,将温度上升到保温温度,那么第一铝型材中某些位置的能量会相对较高,而另一些位置的能量相对较低。由于晶粒会更倾向于在能量偏高的地方长大,这就导致制得的第二铝型材中粗晶的均匀性相对较差。

为此,在本申请实施例中,通过增加预热的阶段,使得第一铝型材中能量相对较高的位置的能量可以降低一些,从而消除或者减小能量相对较高的位置和能量相对较低的位置之间的差异,进而为生成更加均匀的粗晶作好准备。

请参见图5,图5为第一铝型材的再结晶热处理工艺图。从图5可见,本申请实施例中的热处理包括了预热、升温、保温和冷却四个阶段。首先进入预热阶段,预热的温度为T1,预热的时间为t1。之后进入升温阶段,将温度由T1升至T2,升温时间为t2。然后在T2保温,保温时间为t3。最后进入冷却阶段,在t4时间内将温度冷却至室温。

可选地,预热的温度T1为80-250℃,预热的时间t1为0.2-5小时。

可选地,升温的温度T2为420-620℃,升温的时间t2为1-8小时。通过适当延长升温时间,也可以在一定程度上缓解第一铝型材的不同位置的变形量差异。

可选地,保温的温度T2为420-620℃,保温的时间t3为1-8小时。如果第一铝型材中合金含量较低,则可以在该范围之内,将保温温度调整得低一些。相反地,如果第一铝型材中合金含量较高,则可以在该范围之内,将保温温度调整得高一些。

可选地,冷却可以采用随炉冷却、空冷、风冷和水冷等多种冷却方式。当采用不同的铝合金坯料时,可以适当调整不同的冷却方式。例如,对于6系铝合金而言,为了使工件获得较高的强度,可采用水冷方式淬火,获得固溶态的第二铝型材。随后,还可以再增加板材整平和时效热处理的过程,以获得平面度良好的时效强化态的第二铝型材。

S300:将所述第二铝型材制作成预设的电子产品工件的形状。

预先设计好需要制作的电子产品工件的形状,例如手机中框、后盖等。然后,通过现有的加工方法,例如全数控机床(Computer numerical control,CNC)、冲锻+CNC、装饰贴条、边框+中板拆件等,将第二铝型材制作成设计好的电子产品工件的形状。

请参见图4,图4为制备电子设备工件的工艺流程中,不同阶段的中间产品或者成品的结构示意图。其中,图4A为铝合金坯料经过变形加工和热处理所得到的第二铝型材的结构示意图。从图4A中可以看到第二铝型材的表面已经形成了分布均匀的、肉眼可见的粗晶。图4B为第二铝型材经过加工被制作成手机中框的结构示意图。该手机中框的外侧表面上具有分布均匀的、肉眼可见的粗晶,但相邻的晶粒所对应的纹理版块之间的的界限,即晶界都还不够明显,需要经过后续的刻蚀步骤之后才能被进一步突显出来。

S400:将制成预设电子产品工件的形状的所述第二铝型材,进行表面机械处理。

除了使电子设备的工件具备“迷彩”纹理以外,为了使其可以同时获得其他的外观效果,可以在刻蚀的步骤之前增加表面机械处理的步骤。这里的表面机械处理可以采用现有的工艺,包括抛光和喷砂中的一种或多种,例如可以采用抛光、喷砂、抛光+喷砂等,从而使工件表面能够同时获得高光、哑光、高哑等效果。

需要说明的是,在本申请的方案中,S300的步骤以及S400的步骤均不是必须的步骤,而是可选的步骤,可以根据工件的不同、工件外观效果的不同来选择。

S500:利用强酸溶液对所述第二铝型材的至少一个预设区块的表面进行刻蚀,得到所述刻蚀件。

第二铝型材的至少一个预设区块的表面均匀分布有肉眼可见的铝合金晶粒,这些铝合金晶粒的取向存在差异,不同取向的铝合金晶粒的晶面界面能不一样。在刻蚀过程中,界面能不一样,在同一刻蚀条件下,不同晶粒晶面的腐蚀速率不一样,某些特定晶粒的晶面以及晶界被腐蚀得快一些,而另一些晶粒的晶面被腐蚀得慢一些。这就是强酸溶液对铝合金晶粒以及晶界的选择性腐蚀作用的原理。

通过强酸溶液的选择性腐蚀作用,增加了不同取向的晶粒的腐蚀差异程度。因此,当光线照射在工件表面的晶粒上时,与单纯的常规阳极氧化处理后的工件表面相比,主要产生漫反射的晶粒从视觉上看起来会更加暗一点,主要产生镜面反射的晶粒从视觉上看起来更加亮一点。从视觉体验上来说,通过强酸的选择性腐蚀作用,会增大相邻的晶粒之间的颜色深浅差异,和/或光泽度差异。由于相邻的晶粒之间的颜色深浅差异和/或光泽度差异增大,再加上晶粒都达到肉眼可见的级别,从而使得工件表面晶粒之间的晶界突显出来,使肉眼更容易观察到这些晶界以及不同的纹理版块。

请参见图4,其中,图4C为被制作成手机中框的第二铝型材经过刻蚀之后的结构示意图。从图4C中可以看到手机中框的外侧表面上,整个外侧表面为一个纹理区域2。纹理区域2中均匀分布有多个纹理版块21,每一个纹理版块21都对应着一个铝合金晶粒。并且,相邻的晶粒所对应的纹理版块21之间的界限,即晶界比刻蚀之前更加明显,可以被肉眼很轻松地观察到。应理解,在图4中虽然没有体现出相邻的晶粒之间的颜色深浅不同,或者光泽度不同,但实际上,相邻的晶粒之间的晶界之所以更加明显主要是由于相邻的晶粒之间的颜色深浅差异和/或光泽度差异增大所导致的。

可选地,上述的强酸溶液可以包括王水、氢氟酸和硝酸中的一种或多种。

可选地,刻蚀的温度为0-80℃,刻蚀的时间为3-600s。根据工件的外观效果需求的不同,可以选择合适的刻蚀温度和刻蚀时间。一般地,刻蚀温度越高、刻蚀时间越长、强酸溶液的浓度越高,则强酸溶液对第二铝型材的预设区块对应的工件表面的腐蚀程度差异越大,最后制得的工件的纹理区域中,相邻的晶粒所对应的纹理版块之间的颜色深浅差异、光泽度差异以及晶界都越明显。

S600:对所述刻蚀件进行阳极氧化处理,得到所述电子设备工件。

铝或者铝合金等铝制品的阳极氧化,是指以铝制品为阳极,将铝制品置于电解质溶液中进行通电处理,利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程。阳极氧化工艺可以包括前处理、阳极氧化、活化染色、封孔、干燥等步骤。其中,前处理可以包括脱脂、碱洗、中和、化学研磨、除灰等步骤。本申请实施例中的阳极氧化处理,可以采用现有的阳极氧化工艺,此处不再赘述。

阳极氧化主要可以起到表面着色、提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度、保护金属表面等作用。在本申请实施例中,对刻蚀件表面进行阳极氧化处理,可以进一步提高不同的晶粒表面的颜色深浅差异程度,或者光泽度差异程度,从而使刻蚀件表面的晶界进一步突显出来。

本申请实施例中的阳极氧化处理,可以采用单色阳极氧化、渐变阳极氧化或双色阳极氧化等工艺,从而使工件在获得“迷彩”纹理的基础上,也能够获得不同的色彩,进而使工件形成更丰富的整体外观效果。当阳极氧化处理形成的氧化铝薄膜为无色的薄膜时,最终工件表面呈现出银色的“迷彩”纹理。

通过上述方法,首先对铝合金坯料进行变形加工和热处理,使得第二铝型材的至少一个预设区块中形成肉眼可见,且分布均匀的铝合金晶粒。然后采用强酸溶液,对第二铝型材的至少一个预设区块的表面进行刻蚀。由于铝合金晶是肉眼可见的,并且不同的晶粒之间的颜色深浅或光泽度存在明显差异,从而可以使晶粒之间的晶界突显出来,更容易被肉眼观察到。最后通过阳极氧化处理,在工件表面形成氧化铝薄膜,使晶界进一步突显出来。通过这样的方法,可以在工件表面形成“迷彩”纹理,从而使工件具有新颖的外观效果。此外,上述制备方法适合应用于前述工件的工业化规模生产。

可选地,在阳极氧化处理之后,还可以对阳极氧化后的表面进行二次机械处理,这里的二次机械处理可以包括抛光、喷涂、镭雕等方式中的一种或者多种。通过二次机械处理,可以使工件在获得“迷彩”纹理的基础上,同时获得更多的高光、哑光、高哑等效果,或者获得其他的纹理效果,从而使工件形成更丰富的整体外观效果。

下面通过实施例进一步说明本申请的技术方案,但并不因此将本申请限制在以下实施例的范围之内。需要说明的是,实施例中未做特别说明的试剂、原料和仪器设备均可通过商业途径直接购得。未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。

实施例1

(a)采用6系铝合金6013作为原材料,即铝合金坯料。对铝合金坯料进行反向挤压,得到第一铝型材。反向挤压的工艺条件如表1所示。

(b)将第一铝型材放入铝合金热处理炉中,按照设定的条件进行热处理,得到第二铝型材。热处理的工艺条件如表1所示。

(c)采用全CNC方式,将第二铝型材压制成设计好的手机后盖的形状,并对手机后盖进行抛光处理。

(d)将步骤(c)的手机后盖浸泡在强酸溶液中进行刻蚀。刻蚀的工艺条件如表1所示。

(e)刻蚀完成后,对手机后盖进行阳极氧化处理。阳极氧化处理包括前处理(脱脂→碱洗→中和→化学研磨→除灰)、阳极氧化、活化染色、封孔和干燥的步骤。在阳极氧化的前处理步骤中,碱洗步骤采用NaOH溶液,温度控制在60℃左右,时间为10s;中和步骤采用硝酸溶液,温度控制在25℃左右,时间为10分钟;化学研磨步骤采用硝酸溶液,温度控制在80~90℃,时间控制在60秒左右;除灰采用硝酸溶液,温度控制在25℃左右,时间控制在10秒左右。在阳极氧化的步骤中,阳极氧化的溶液采用硫酸,阳极氧化温度控制在15~25℃,阳极氧化时间在30分钟左右。经过阳极氧化处理后,手机后盖形成氧化铝薄膜,得到电子设备工件。

实施例2

实施例2的步骤与实施例1基本相同,仅反向挤压、热处理、刻蚀的具体工艺条件不同,具体如表1所示。

实施例3

实施例3的步骤与实施例1基本相同,仅反向挤压、热处理、刻蚀的具体工艺条件不同,具体如表1所示。

实施例4

(a)采用6系铝合金6013作为原材料,即铝合金坯料。对铝合金坯料进行反向挤压,得到铝挤坯料。反向挤压的工艺条件如表1所示。

对铝挤坯料的一个预设区块(对应的手机后盖的一个纹理区域)进行锻压,得到第一铝型材。锻压的工艺条件如表1所示。

后续步骤与实施例1的步骤(b)-(e)基本相同,具体工艺条件如表1所示。

实施例5

实施例5的步骤与实施例4基本相同,具体工艺条件如表1所示。

比较例1

(a)采用6系铝合金6013作为原材料,即铝合金坯料。对铝合金坯料进行正向挤压,得到第一铝型材。正向挤压的工艺条件如表1所示。

(b)将第一铝型材放入铝合金热处理炉中,按照设定的条件进行热处理,得到第二铝型材。热处理的工艺条件如表1所示。

(c)采用全CNC方式,将第二铝型材压制成设计好的手机后盖的形状,并对手机后盖进行抛光处理。

(d)对手机后盖进行阳极氧化处理,使手机后盖形成氧化铝薄膜,得到电子设备工件。

比较例2

(a)采用6系铝合金6013作为原材料,即铝合金坯料。对铝合金坯料进行反向挤压,得到第一铝型材。反向挤压的工艺条件如表1所示。

后续步骤与比较例1的步骤(b)-(d)基本相同,具体工艺条件如表1所示。比较例2制得的电子设备工件表面的局部如图6所示。

表1实施例及比较例的主要工艺条件

效果实施例

(a)测量实施例1-5以及比较例1-2所制得的工件表面的纹理版块的尺寸,即晶粒尺寸,方法如下。

(a1)把工件表面先机械抛光,然后采用3%氢氟酸腐蚀出晶界。再在显微镜下拍摄出晶粒组织的图像,如图7所示。

(a2)将显微镜下拍摄的图像导入图形处理软件(例如digital micrograph demo)中。在图形处理软件中可以自动识别晶界位置,然后根据针对每个晶界围起来的封闭晶粒区域,计算各个晶粒区域的面积:S1、S2……Sn。

(a3)晶粒尺寸计算。在图形处理软件中,可以将晶粒区域等效为不同的形状来计算晶粒尺寸。

例如,当将晶粒区域等效为圆形时,可以以圆形的半径作为晶粒尺寸。r=(S/π)1/2,通过面积S1、S2……Sn,可以计算获得r1、r2……rn。

又例如,当将晶粒区域等效为正方形时,可以以正方形的边长作为晶粒尺寸。r=S1/2,通过面积S1、S2……Sn,可以计算获得r1、r2……rn。

(b)计算晶粒尺寸r≥0.5mm的晶粒的占比。

(b1)选取前述步骤(a)中显微镜下拍摄的图像中的任意一个连续区域,然后按如上方法统计每个晶粒的尺寸。

(b2)将所有晶粒尺寸≥0.5mm的晶粒区域的面积之和,除以所有晶粒区域的面积之和,从而计算得到晶粒尺寸≥0.5mm的晶粒区域的比例。例如,统计的n个晶粒里面,只有第n个晶粒尺寸≥0.5mm,那么≥0.5mm的晶粒区域的面积占比w=Sn/(S1+S2+……+Sn)。本申请中各个实施例和比较例的计算结果如表2所示。

(c)采用与步骤(b)相似的方法,计算比较例1中晶粒尺寸<0.3mm的晶粒的占比、各个实施例和比较例中晶粒尺寸≤20mm的晶粒的占比,以及,显微镜下拍摄的图像中的任意一个面积为25mm2的连续区域(即第一区域)中,晶粒尺寸大于0.5mm的晶粒的占比,结果如表2所示。

(d)纹理版块的颜色深浅和光泽度差异,以及差异程度,可以通过肉眼观察来定性地确定,也可以通过拍摄高清彩图,然后利用图像处理软件来定量地确定。在本效果实施例中,由于主要目的是为了获得人眼可感知的差异化外观效果,因此采用肉眼观察的方法,结果如表2所示。

表2实施例及比较例的工件的测量结果

结合图1、图2,以及上述测量结果可见,本申请实施例中工件表面的纹理区域中,由于晶粒尺寸较大,90%以上都≥0.5mm,因此纹理版块肉眼可见。并且,任一个连续的25mm2的区域内,90%以上的晶粒的尺寸都≥0.5mm,这说明纹理版块的分布均匀。相邻的纹理版块颜色深浅不同,并且差异较大,肉眼很容易分辨。相邻的纹理版块的光泽度不同,并且差异较大,肉眼很容易分辨。

而比较例1中仅采用常规的阳极氧化处理的工件表面,大部分晶粒尺寸都<0.3mm,晶粒尺寸较小,整个表面的颜色深浅和光泽度均匀一致,故而肉眼基本无法观察到纹理版块和边界。

在比较例2中,结合图6以及上述测量结果可见,将铝合金坯料的变形量控制在适当的范围之内,并通过适当的热处理,可以使最终制得的工件中形成肉眼可见、并且分布较为均匀的铝合金晶粒。但是,由于没有经过刻蚀处理,故而工件表面虽然可以看到一些纹理版块,但是有的颜色深浅相同或者十分接近,肉眼观察时这些纹理版块就连成了一整片;有的版块虽然肉眼可以分辨其颜色深浅不同,但差异程度较小,分辨起来比较费力。并且,由于相邻纹理版块之间的颜色深浅差异较小,使得相邻纹理版块之间的边界也很不明显。

上述的工件表面的“迷彩”纹理,可以应用在电子设备的壳体上。基于此,在本申请的实施例中还提供一种壳体。该壳体可以包括铝合金材料制成的中框或盖板(cover),中框或盖板表面具有至少一个纹理区域,所述纹理区域中均匀分布有多个肉眼可见的纹理版块,每一个所述纹理版块对应一个铝合金晶粒,相邻的所述纹理版块颜色深浅或者光泽度不同。中框或者盖板表面的纹理区域可以是前述任意一种纹理区域,此处不再赘述。

需要说明的是,壳体可以仅包括中框,或仅包括盖板,也可以同时包括中框和盖板。中框和盖板可以是两个各自独立的工件,也可以通过一体成型的方式制作成一个工件,本申请对此不作限定。

请参见图8,图8为本申请实施例中壳体的一种实现方式的结构示意图。该壳体1包括中框11和盖板12。中框11的整个外侧表面为一个纹理区域2,纹理区域2中均匀分布有多个纹理版块21,从而形成前述的“迷彩”纹理。

可选地,壳体1上还设置有装饰件或者辅料(图中未示出)。这里的装饰件可以是电子设备中常用的装饰件,例如摄像头的镜片、闪光灯灯罩等。辅料可以是电子设备中常用的辅料,例如泡棉、背胶、防尘垫等。泡棉、背胶等辅料可以安装在壳体1的一面,这一面在壳体1被组装成电子设备之后朝向电子设备的内部。而纹理区域可以在壳体1的另一面形成,这一面在壳体1被组装成电子设备之后朝向电子设备的外部,处于外界环境中。

在本申请的实施例中还提供一种电子设备,该电子设备包括壳体以及其他必要的组件。电子设备的壳体包括铝合金材料制成的中框或盖板,中框或盖板表面具有至少一个纹理区域。这里的纹理区域可以是前述任意一种纹理区域,此处不再赘述。

上述电子设备中的其他必要的组件,可以根据电子设备的不同而不同,例如可以包括显示屏、处理器、外部存储器接口、内部存储器、通用串行总线(universal serialbus,USB)接口、充电管理模块、电源管理模块、电池、天线、移动通信模块、无线通信模块、音频模块、扬声器、受话器、麦克风、耳机接口、传感器模块、按键、马达、指示器、摄像头、用户标识模块(subscriber identification module,SIM)卡接口等。

应理解,在本申请的描述中,术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

应理解,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

还应理解,本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,上述的实施例并不构成对本发明保护范围的限定。对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

22页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种射频功率器件外壳用防银迁移方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!