陶瓷智能穿戴设备零件加工工艺详解
陶瓷智能穿戴设备零件加工工艺详解
随着科技的发展，智能穿戴设备的外壳材料也在不断升级。从最初的塑料到金属，再到如今的玻璃和陶瓷，每一代新材料的应用都推动了相关技术的进步。陶瓷材料以其独特的性能优势，在智能穿戴设备中展现出广阔的应用前景。本文将为您详细解析陶瓷智能穿戴设备的产业链，从原材料到最终加工的各个环节。
陶瓷粉体
一般采用微晶锆材料作为3C产品外壳的陶瓷粉体原材料。微晶是指每颗晶粒只由几千至上万个晶胞并置而成的晶体，微晶比表面积大、表面活性等相当突出。氧化锆由于外观处理效果好，且具有相变增韧的优点，是3C产品外壳应用最广泛的陶瓷材料。
陶瓷粉体的质量直接影响最终成品的质量，其要求至少有四个方面：
- 高纯度
- 良好的分散性能
- 粒子超细
- 窄的粒度分布
陶瓷加工
手机、智能穿戴等陶瓷外壳成型加工主要有注射成型、干压成型和流延成型等。注射成型类似于塑料的注塑成型，主要生产小型复杂形状精密陶瓷件，一般来讲，尺寸越大，注射成型越没有优势；干压成型主要生产扁平形状制品，生产效率高；流延成型是薄片陶瓷材料的一种重要成型方法；这三类成型方法都可以用来生产手机外壳。
注射成型
陶瓷注射成型(Ceramic Injection Molding，简称CIM)是将聚合物注射成型方法与陶瓷制备工艺相结合而发展起来的一种制备陶瓷零部件的新工艺。
注射成型工艺过程包括：
- 有机载体与陶瓷粉末在一定温度下混炼、干燥、造粒，得到注射用喂料。有机载体的作用是提供陶瓷注射成型所需的流动性及成型坯体强度。
- 喂料送入注射成型机内，再被加热转变为粘稠性熔体，高速注入模具，熔体固化为所需形状的坯体，然后脱模。这一阶段中，模具设计和注射熔体充模流动状态直接影响成型坯体的质量。
混炼造粒设备相关企业：昶丰机械、亘易隆、开研机械等。
干压成型
干压成型是将经过造粒、流动性好、粒配合适的粉料，装入模具内，通过压机的柱塞施加外压力使粉料制成一定形状坯体的方法。干压成型由于粉料水分含量在7%以下，减少了后续烧结时间，成型效率高、成本低，但密度不够均匀。干压成型可用于手机外壳的制造。
流延成型
流延成型是薄片陶瓷材料的一种重要成型方法，产能高、自动化程度高，但烧成收缩率高达220-21%，可制备厚度为10-1000&mum的高质量陶瓷薄膜。小米5手机陶瓷外壳和多款手机陶瓷指纹盖板均采用流延成型工艺。
流延成型工艺过程包括：
- 将陶瓷粉末与添加剂在有机溶剂中混合，形成悬浮的浆料。
- 成型时浆料从料斗下部流至基带之上，通过基带与刮刀的相对运动形成坯膜，坯膜的厚度由刮刀控制。
- 坯膜连同基带一起送入烘干室，溶剂蒸发，形成具有一定强度和柔韧性的坯片。
脱脂、烧结
脱脂是通过加热或其他物理化学方法，将注射成型坯体内有机物排除。
坯体在高温作用下，随着时间的延长，最后成为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体，这种现象称为烧结。烧结是减少成形体中气孔，增强颗粒之间结合，提高机械强度的工艺过程。
后处理
手机、智能穿戴等3C产品外壳对工程陶瓷表面效果具有非常高的要求，如平整光洁的表面、精确的几何尺寸、防指纹等，这就需要复杂的后处理流程。
CNC加工
陶瓷CNC加工主要是用于机身的修整处理，是手机机身曲线更加柔和，观感更舒适。陶瓷属于硬质材料，其磨削机理与金属材料有很大的差别。陶瓷磨削过程中，材料脆性剥离是通过空隙和裂纹的形成或延展、剥落及碎裂等方式来完成的。
研磨、抛光
研磨主要是实现快速减薄的一类工艺，陶瓷的研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。
抛光是使用微细磨粒弹塑性的抛光机对工件表面进行摩擦，使工件表面产生塑性流动，生成细微的切屑。抛光以滑动摩擦为主，利用绒布的弹性与缓冲作用，紧贴在瓷件表面，以去除前一道工序所留下的瑕疵、划痕、磨纹等加工痕迹，获得光滑的表面。
镭射VD
镭雕是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。
VD溅射是用带电粒子轰击局部包裹的靶材，而产生logo图像的技术。
AF处理
利用蒸镀方式，在陶瓷表面镀上一层涂层，该涂层使陶瓷表面不易产生指纹，耐磨性佳。陶瓷硬度高，材料的脆性较大，加工时容易出现崩边、碎裂等情况。通常加工陶瓷件都是使用专用的陶瓷精雕机加工，可以有效的减少成本，达到高精密加工。鑫腾辉数控自研了一款陶瓷加工专用的陶瓷雕铣机，防护性能好、加工精度高。陶瓷雕铣机加强了机床的刚性，加工时产生的振动可降至最小，保证精度的同时也可以提升加工效率，而且防护性能针对陶瓷粉末进行了加强，可以完全杜绝粉末对机床的损伤。鑫腾辉数控也可以提供陶瓷加工技术，拥有一支技术精湛的CNC加工、磨削团队，精密零部件研发定制加工等。