專利名稱：一種復合金屬殼體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種金屬殼體，具體涉及ー種復合金屬殼體及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬殼體能帶來無以倫比的視覺沖擊感，同時具有手感細膩、耐磨、防摔、抗腐蝕等優(yōu)點，一直以來倍受消費者推崇，代表高端3C電子產(chǎn)品殼體的發(fā)展方向。目前，用于3C產(chǎn)品殼體的金屬主要有鋁、鎂和不銹鋼。其中由于鋁合金比重小，符合現(xiàn)代3C產(chǎn)品“輕薄小”的潮流，并且鋁合金具有良好的導熱性，故而鋁合金殼體應(yīng)用最為廣泛。現(xiàn)有的鋁合金殼體成型方式有兩種板材沖壓成型和卷材壓鑄成型。板材沖壓成型主要是通過拉伸、折彎等形成產(chǎn)品殼體，產(chǎn)品截面厚度一致，故不能形成具有復雜結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)品，通常需要通過與塑膠件熱熔或與金屬沖壓件焊接處理形成特征結(jié)構(gòu)。卷材壓鑄成型可以形成非常復雜結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)品，但有ー個明顯缺點是材料致密性差，力學性能差，強度較低；同時內(nèi)部枝晶偏析嚴重，導致壓鑄成型后產(chǎn)品不能進行陽極氧化處理，無法像沖壓件獲得很好表觀效果。即，現(xiàn)有的鋁合金殼體無法在獲得復雜的結(jié)構(gòu)特征的同吋，獲得較好的致密性、強度和表觀效果等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有鋁合金殼體無法在獲得復雜的結(jié)構(gòu)特征的同時，又能獲得較好的致密性、強度和表觀效果的技術(shù)問題，從而提供一種即能形成復雜的結(jié)構(gòu)特征，同時致密性好、強度高且能獲得較好的表觀效果的復合金屬殼體。ー種復合金屬殼體，包括鋁合金外層，以及在所述鋁合金外層內(nèi)壓鑄成型的鋯基非晶合金內(nèi)層。另外，本發(fā)明還提供ー種上述復合金屬殼體的制備方法，包括以下步驟
(1)將鋁合金基材沖壓或者鍛壓成殼體毛坯，將得到的殼體毛坯置入真空模具型腔內(nèi)，然后鎖模；
(2)在真空條件下將鋯基非晶合金原料加熱至熔化，形成熔化液，然后用壓鑄機將所述熔化液通過擠壓料筒壓入流道，并在550°C飛50°C下將其填充至所述模具型腔內(nèi)，直至形成鋯基非晶合金結(jié)構(gòu)，然后保壓15s 25s后脫摸，得到產(chǎn)品；在上述步驟中，所述模具的溫度為 140°C 200°C。根據(jù)本發(fā)明提供的復合金屬殼體，其內(nèi)層為鋯基非晶合金，在真空條件下，非晶合金在半固態(tài)區(qū)間有較好的流變性，易于成型。非晶合金真空壓鑄后收縮率非常低，小于千分之三，能保證較好的尺寸要求。同時非晶合金強度高，耐磨性好，非常適合做結(jié)構(gòu)易損件。外層為沖壓或者鍛壓的鋁合金殼體，其致密性很好，且內(nèi)部沒有枝晶偏祈，能夠進行陽極氧化處理，從而可以獲得很好表觀效果。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施方式
，對本發(fā)明進行進一歩詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用干限定本發(fā)明。ー種復合金屬殼體，包括鋁合金外層，以及在所述鋁合金外層內(nèi)壓鑄成型的鋯基非晶合金內(nèi)層。優(yōu)選的，所述內(nèi)層與所述外層的厚度比為1 6^1 :3。在此厚度比范圍內(nèi)，該復合金屬殼體的內(nèi)外層結(jié)合強度較高，能夠達到使用要求。 優(yōu)選的，所述鋯基非晶合金內(nèi)層厚度為0.3、. 6mm，鋁合金外層厚度為0. 9^3. 6mm。在此內(nèi)外層厚度范圍內(nèi)，所述復合金屬殼體的整體厚度較薄，并且比重在3. 45 4. 0之間，總體重量輕。優(yōu)選的，所述鋯基非晶合金為Zra-Alb-Nie-Cud合金，其中50彡a彡65 ;5彡b彡12;5彡c彡15; 10彡d彡30; a、b、c、d為摩爾分數(shù)。Zra-Alb-Nie-Cud合金的綜合性能好，易形成大面積的非晶材料。更優(yōu)選為Zr55AliciNi5Cu3tltj本發(fā)明還提供一種制備上述復合金屬殼體的方法，包括以下步驟
(1)將鋁合金基材沖壓或者鍛壓成殼體毛坯，將得到的殼體毛坯置入真空模具型腔內(nèi)，然后鎖模；
(2)在真空條件下將鋯基非晶合金原料加熱至熔化，形成熔化液，然后用壓鑄機將所述熔化液通過擠壓料筒壓入流道，并在550°C飛50°C下將其填充至所述模具型腔內(nèi)，直至形成鋯基非晶合金結(jié)構(gòu)，然后保壓15s 25s后脫摸，得到產(chǎn)品；在上述步驟中，所述模具的預(yù)熱溫度為140°C 200°C。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計，選擇沖壓或者鍛壓將鋁合金基材制成殼體毛坯。沖壓和鍛壓的エ藝流程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不做詳細描述。經(jīng)過沖壓或者鍛壓之后的殼體毛坯，產(chǎn)品內(nèi)部沒有枝晶偏析，能夠進行陽極氧化處理，進而可以獲得很好的表觀效果。在本發(fā)明提供的制備方法在，鋯基非晶合金原料可以為鋯基合金，也可以是金屬Zr、金屬Al、金屬Ni和金屬Cu按照相應(yīng)的比例配置而成。鋯基非晶合金的熔化需在真空條件下進行，因為在非真空環(huán)境下，非晶合金容易發(fā)生脆化和氧化。在本發(fā)明提供的制備方法中，模具的預(yù)熱溫度為140°C 200°C，因此，流道的溫度同樣為140°C 200°C。熔化后的鋯基非晶合金熔化液快速通過流道到達流道出口吋，由于接觸相對溫度較低的模具流道，其溫度會下降至550°C飛50°C。因此，在進入模具型腔與鋁合金殼體毛坯接觸的熔化液溫度為550°C飛50°C，不會導致鋁合金殼體毛坯熔化。優(yōu)選的，從流道出ロ將所述熔化液填充至所述模具型腔內(nèi)時，所述熔化液的溫度為45(T600°C。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，壓鑄機對鋯基非晶合金的熔化液施加一定的注射壓力，使其快速通過擠壓料筒和流道，并填充至模具型腔內(nèi)。高溫熔化液遇到低溫模具會凝固，因此需要在短時間內(nèi)通過流道，充滿型腔。注射壓カ的存在是為了克服熔體在流動過程中的阻力，以保證填充過程順利進行。在本發(fā)明提供的制備方法中，壓鑄機的注射壓カ優(yōu)選為4MPa 16MPa。注射壓カ越大，流速越快。注射壓カ為4MPa 16MPa時，鋯基非晶合金熔化液能夠快速的進入模具型腔內(nèi)，并在與鋁合金殼體毛坯充分接觸的過程中能夠快速冷卻。
由于模具的溫度為140°C 200°C，置于模具型腔內(nèi)的鋁件溫度在100°C 200°C之間。在4MPa 16MPa的注射壓カ下，熔化液快速進入模具型腔與低溫鋁件接觸，并在極短時間內(nèi)快速降溫至與模具模溫相同，冷卻速度能達到IO3至105°C /s，此冷卻速度達到鋯基合金發(fā)生非晶轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度，保證了鋯基非晶合金熔化液在冷卻的過程中能夠形成非晶結(jié)構(gòu)。在形成非晶結(jié)構(gòu)后，通過壓鑄機進行保壓15s 25s，鋁合金殼體毛坯在鎖模カ的作用下與形成的鋯基非晶合金物理焊合形成一體，鋁合金外層與鋯基非晶合金內(nèi)層之間的結(jié)合強度高，符合使用要求。優(yōu)選的，所述加熱采用電磁攪拌加熱。電磁攪拌加熱的加熱速度快，便于生產(chǎn)加エ。優(yōu)選的，所述真空條件的空氣壓強為10_3Pa 9X102Pa。在此空氣壓強范圍內(nèi)，能夠有效的防止鋯基非晶合金的脆化，同時也能保證鋯基非晶合金材料在融化的過程中不被氧化。本發(fā)明提供的復合金屬殼體內(nèi)層為經(jīng)過壓鑄成型的鋯基非晶合金內(nèi)層，能夠形成大尺寸特征和復雜的結(jié)構(gòu)特征。而且，鋯基非晶合金真空壓鑄后收縮率非常低，小于千分之三，能夠保證較好的尺寸精度要求。同時，鋯基非晶合金強度高，耐磨性好，非常適合做結(jié)構(gòu)易損件。外層為沖壓或者鍛壓的鋁合金層，成型后鋁合金外層的內(nèi)部沒有枝晶偏析，能夠進行陽極氧化處理，從而可以獲得很好表觀效果。同時，鋁合金外層與鋯基非晶合金內(nèi)層物理焊合形成一體，兩者之間的結(jié)合強度高，符合使用要求。下面通過具體實施例對本發(fā)明作進ー步詳細的描述。實施例1
先將牌號為6061鋁合金板材通過鍛壓エ藝制成筆記本殼體毛坯，CNC加工調(diào)整內(nèi)表面厚度及平面度放入真空壓鑄定模內(nèi)，閉合動模，模溫控制在200°C。再將合金Zr55AlltlNi5Cu3tl在空氣壓強為200Pa的真空條件下感應(yīng)快速加熱至980°C，以使合金熔化，形成熔化液。然后在6MPa的注射壓カ下將熔化液通過料筒擠壓進流道，在流道出口處熔化液的溫度約為550°C，此時將其快速填充至模具型腔內(nèi)，并進行壓鑄成型，保壓10s，鎖模カ為160T ;最后脫模，得到外表面為鋁合金，內(nèi)表面為非晶合金的復合金屬殼體，此復合金屬殼體的鋁合金外層的厚度為1. 2_，鋯基非晶合金內(nèi)層的厚度為0. 3_。將此復合金屬殼體記為Al。實施例2
先將牌號為5052鋁合金板材通過沖壓エ藝制成數(shù)碼相框殼體毛坯，固定在真空壓鑄定模內(nèi)，閉合動模，模溫控制在140°C，再將合金Zr55Al12.5Ni7.5Cu25在空氣壓強為150Pa的真空條件下感應(yīng)快速加熱至1050°C以使合金熔化，形成熔化液。然后在7MPa的注射壓カ下將熔化液通過料筒擠壓進流道，在流道出ロ處熔化液的溫度約為630°C，此時將其快速填充至模具型腔內(nèi)，并進行壓鑄成型，保壓25s，鎖模カ為160T ;最后脫摸，得到外表面為鋁合金，內(nèi)表面為非晶合金的復合金屬殼體，此復合金屬殼體的鋁合金外層的厚度為1. 2mm，鋯基非晶合金內(nèi)層的厚度為0. 4mm。將此復合金屬殼體記為A2。實施例3
先將牌號為6063鋁合金板材通過沖壓エ藝制成電子閱覽器殼體毛坯，CNC加工調(diào)整內(nèi)表面厚度及平面度放入真空壓鑄定模內(nèi)，閉合動摸，模溫控制在160°C，再將合金Zr6tlAlltlNi5Cu25在空氣壓強為200Pa的真空條件下感應(yīng)快速加熱至1030°C，以使合金熔化，形成熔化液。然后在SMPa的注射壓カ下將熔化液通過料筒擠壓進流道，在流道出ロ處熔化液的溫度約為600°C，此時將其快速填充至模具型腔內(nèi)，并進行壓鑄成型，保壓15s，鎖模カ為160T ;最后脫模,得到外表面為招合金，內(nèi)表面為非晶合金的復合金屬殼體，此復合金屬殼體的招合金外層的厚度為1. 5mm,錯基非晶合金內(nèi)層的厚度為0. 3mmo將此復合金屬殼體記為A3。性能測試
內(nèi)外層結(jié)合力測試
采用萬能材料試驗機分別測試A1、A2和A3的內(nèi)外層結(jié)合力，結(jié)果顯示，A1、A2和A3的拉拔カ均約為1200N。表明本發(fā)明提供的復合金屬殼體內(nèi)外層的結(jié)合強度高。硬度測試
采用顯微維氏硬度計分別測量A1、A2和A3內(nèi)外層的硬度，記錄所測得的硬度值。將上述各測試的結(jié)果列成表格，如下表所示
權(quán)利要求
1.ー種復合金屬殼體，其特征在于，包括鋁合金外層，以及在所述鋁合金外層內(nèi)壓鑄成型的鋯基非晶合金內(nèi)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合金屬殼體，其特征在于，所述鋯基非晶合金內(nèi)層與所述鋁合金外層的厚度比為1:3 1:6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合金屬殼體，其特征在于，所述鋯基非晶合金內(nèi)層的厚度為0. 3^0. 6mm,所述招合金外層的厚度為0. 9^3. 6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合金屬殼體，其特征在于，所述鋯基非晶合金為Zra-Alb-Nic-Cud 合金，其中 50 彡 a 彡 65 ;5 彡 b 彡 12; 5 彡 c 彡 15; 10 ^ d ^ 30; a、b、c、d為摩爾分數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合金屬殼體，其特征在于，所述鋯基非晶合金為Zr55Al10Ni5Cu30。
6.一種權(quán)利要求1所述的復合金屬殼體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將鋁合金基材沖壓或者鍛壓成殼體毛坯，將得到的殼體毛坯置入真空模具型腔內(nèi)，然后鎖模； (2)在真空條件下將鋯基非晶合金原料加熱至熔化，形成熔化液，然后用壓鑄機將所述熔化液通過擠壓料筒壓入流道，并在550°C飛50°C下將其填充至所述模具型腔內(nèi)，直至形成鋯基非晶合金結(jié)構(gòu)，然后保壓15s 25s后脫模，得到產(chǎn)品； 在上述步驟中，所述模具的預(yù)熱溫度為140°C 200°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在干，從流道出ロ將所述熔化液填充至所述模具型腔內(nèi)時，所述熔化液的溫度為45(T600°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述壓鑄機的注射壓カ為4MPa 16MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述真空條件的空氣壓強為KT3Pa 9X IO2Pa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復合金屬殼體，包括鋁合金外層，以及在所述鋁合金外層內(nèi)壓鑄成型的鋯基非晶合金內(nèi)層。同時本發(fā)明還提供一種制備上述復合金屬殼體的方法，包括以下步驟(1)將鋁合金基材沖壓或者鍛壓成殼體毛坯，將毛坯置入真空模具型腔內(nèi)，然后鎖模；(2)在真空條件下將鋯基非晶合金原料加熱熔化形成熔化液，然后用壓鑄機將所述熔化液通過擠壓料筒壓入流道，并在550℃~650℃下將其填充至所述模具型腔內(nèi)，直至形成鋯基非晶合金結(jié)構(gòu)，然后保壓15～25s后脫模，得到產(chǎn)品。所述模具的預(yù)熱溫度為140～200℃。本發(fā)明提供的復合金屬殼體即能形成復雜的結(jié)構(gòu)特征，同時致密性好、強度高且能獲得較好的表觀效果。
文檔編號B22D17/00GK103029368SQ20111029246
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者郭強, 黃彩云, 牟軍偉, 鄒云飛, 郭聯(lián)奎 申請人:比亞迪股份有限公司