3C產品陶瓷增韌成型及高性能構件精密加工技術與裝備研發成果登記公示信息

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分類：新聞中心
作者：小星
來源：
發布時間：2023-07-06 10:53
訪問量：

3C產品陶瓷增韌成型及高性能構件精密加工技術與裝備研發成果登記公示信息

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詳情

成果名稱：	3C產品陶瓷增韌成型及高性能構件精密加工技術與裝備研發
登記日期：	2023-05-18
完成單位：	廣東潤星科技有限公司,南方科技大學,廣東華中科技大學工業技術研究院,東莞華科京隆成形裝備科技有限公司,東莞信柏結構陶瓷股份有限公司
完成人員：	孫向玲,吳勇波,鄧輝,路冬,李偲偲,汪強,張思遠,鄧一申,尹欣,郭子睿,林進威,鄧辰,馬濤,祝烽,沈錦波,胡啟晏,張騰飛,吳霧陽,勞期郁,劉金山,陳建軍,黃龍彬,李海濤,張銀堯,戴冬林,代哲,林文龍,王仕平,周發智,王海濤,郭新,肖建中,張海波,范鵬元,耿濤,南博,譚劃,馬偉剛,李利松,高航,張俊慧,胡林,李游,呂言,莫建華,方正隆,胡小虎,何鵬,銀柏,呂洋子,王素麗,劉鋒,郭劍,黃光榮,閆洪賓,陳蘭桂
研究起止日期：	2019-01-01至2022-06-30
主要應用行業：	制造業
高新技術領域：	先進制造
評價單位：	廣東省科學技術廳
評價日期：	2023-04-21
成果簡介：	一、課題來源與背景本項目課題由廣東省重點領域研發計劃--“智能機器人與裝備制造”專項支持，項目名稱：3C產品陶瓷增韌成型及高性能構件精密加工技術與裝備研發，項目編號：2019B090920002。隨著5G時代的到來，智能手機對信號傳輸上要求越來越高，金屬背板對信號屏蔽作用較大，成為制約其發展的關鍵因素，因此手機背板材質必將由金屬背板轉變為陶瓷等非電磁屏蔽材料。然而，由于手機陶瓷背板高溫燒結時容易產生形變和裂縫，后續加工困難，目前手機背板的加工成本高，且良品率難以保證，阻礙了陶瓷在3C產品中的應用。因此需要對氧化鋯陶瓷增韌機理、注射和流延成型工藝、燒結以及精密加工工藝和裝備進行系統研究。二、技術原理及性能指標本項目以3C用高性能陶瓷構件為研究對象，在多年積累的氧化鋯增韌、成型、加工等自主核心技術基礎上，通過開展3C陶瓷構件材料力學性能及增韌機理，陶瓷注射成形技術，大面積陶瓷的流延成型技術與燒結工藝研究，有效解決陶瓷構件色彩多樣性差，成型抗裂紋能力差，注射成型與大面積流延成型成品率低，燒結大形變與多裂紋等問題；通過研發一種面對高精度、高要求、高復雜結構精細陶瓷構件的新型精密加工設備實現手機陶瓷外殼的超聲輔助金剛石鏡面磨削、等離子體輔助鏡面拋光以及超聲輔助斜螺旋磨削制孔/溝槽加工，同時可完成外殼和中框的一體化加工成形。最終研制出從漿料到成型與加工的完整3C用高性能陶瓷構件制備工藝。項目性能指標：（1）新一代3C產品精細陶瓷構件多場輔助精密加工成套裝備一套；（2）增韌后的陶瓷（構件）性能指標：三點抗彎強度≥ 1000 Mpa，維氏硬度≥1300 HV，斷裂韌性≥16MPam1/2；（3）精密加工技術要求：構件尺寸精度達到±0.05 mm，表面粗糙度Ra<1μm，最小孔徑可達0.2mm，ф2mm盲孔最大深度20mm；（4）外觀要求：構件的顏色≥5種，顏色純正均勻，不允許有大小超過0.02 mm的坑點，不允許有油跡、臟污等污染；不允許有劃痕等。三、技術的創造性與先進性（1）采用基于中子衍射分析技術的陶瓷構件晶格和應力測量方法，實現對陶瓷構件三維晶格畸變和應力分布的分析表征，準確揭示陶瓷構件的斷裂失效機理。引入稀土離子摻雜陶瓷的彩色制備工藝，實現陶瓷構件的高韌性多顏色系列制備。（2）采用基于喂料高溫流變特性的精確陶瓷注射成形工藝參數冪律計算，并結合基于3D打印技術的高精密注射成形模具技術，實現高性能陶瓷構件的精密成型。（3）采用晶須及超細納米顆粒增韌技術，結合大面積流延成型技術，實現高強度高硬度大尺寸陶瓷構件制造。（4）針對3C產品陶瓷外殼鏡面加工、機殼開孔/溝槽的一種新型高效率超聲輔助斜螺旋磨加工技術與設備研發。（5）針對手機陶瓷模具和構件的鏡面拋光工藝，設計開發一款大氣壓等離子輔助曲面拋光頭。將水蒸氣等離子表面改性機理與固結磨粒拋光工藝有效的結合起來，應用于氧化鋯陶瓷背板的實際加工生產中，將會大幅降低加工成本。四、項目標志性成果項目采用基于中子衍射分析技術的陶瓷構件晶格和應力測量方法，實現對陶瓷構件三維晶格畸變和應力分布的分析表征，準確揭示陶瓷構件的斷裂失效機理。通過引入稀土離子著色劑與氧化鋯納米晶須增韌技術在氧化鋯陶瓷基體中制造“軟”性相，更好地釋放變形狀態下三維晶格畸變導致地應力集中，從而實現陶瓷構件的高韌性多顏色系列制備，陶瓷色系增加30多種。采用基于喂料高溫流變特性的精確陶瓷注射成形工藝參數冪律計算，并結合基于3D打印技術的高精密注射成形模具技術，實現高性能陶瓷構件的精密注射成型。根據細晶強化原理以及第二相增韌，采用超細納米顆粒與晶須增韌技術，結合大面積流延成型技術，通過研究高性能流延漿料配方、溫等靜壓以及排膠和燒結工藝，實現了大尺寸氧化鋯薄板的一次性成型，良率提高20%以上，制備的陶瓷構件樣件經第三方測試機構檢測驗證，彩色氧化高韌陶瓷的三點抗彎強度≥ 1000 Mpa，維氏硬度≥1300 HV，斷裂韌性≥16 MPam1/2。針對高硬度、高脆性陶瓷材料難加工、加工效率低、加工良率低的難題，通過引入超聲輔助與等離子輔助加工技術，研發獲得一種新型多場輔助陶瓷高精密精密加工設備，形成B-500S、HS-500T兩款新產品，實現手機陶瓷外殼的超聲輔助金剛石鏡面磨削、等離子體輔助鏡面拋光以及超聲輔助斜螺旋磨削制孔/溝槽加工，同時可完成外殼和中框的一體化加工成形。經實際客戶生產驗證，采用項目技術與設備可有效提高陶瓷構件加工效率40%以上，加工良率提高30%以上，構件加工尺寸精度達到±0.05 mm，表面粗糙度Ra<1μm，最小孔徑可達0.2mm，ф2mm盲孔最大深度20mm。同時，設備關鍵零部件超聲輔助斜螺旋磨削頭、超聲刀柄、超聲電源、超聲電主軸等核心技術自主可控。五、項目應用情況項目技術在東莞信柏結構陶瓷有限公司、東莞市利同電子科技有限公司等單位獲得示范應用，生產制造的彩色陶瓷構件在VIVO系列手機、小天才智能手表、歌爾智能耳機上獲得應用，大大增加了3C產品陶瓷部件的多樣性。