本发明涉及注塑浆料，特别是涉及一种陶瓷浆料、陶瓷壳体及其制备方法。
背景技术：
陶瓷材料具备耐磨、耐腐蚀、高强度、高韧性、热稳定性好等诸多优良特性。与金属、塑料相比，陶瓷材料的莫氏硬度高、介电常数高、无信号屏蔽且生物相容性好，未来在智能手机、可穿戴设备上具有广阔的应用前景，将成为继塑料、金属之后的第三大外观结构件材料。
现有制备陶瓷材料的壳体时，先将陶瓷原料粉与石蜡、有机物等混炼造粒后，形成直径为3-5mm的固体颗粒状。成型时将颗粒原料添加到注塑机中，通过注塑机的加热装置对颗粒加热热熔后，在压力的作用下将热熔后的原料注入到模具中。在模具中成型后，脱模后取出。对取出的坯体进行后续加工处理形成壳体。该制备过程中存在以下几个缺点：1，坯体从模具中取出后易发生翘曲变形；2，坯体结构的厚薄交接处容易出现裂纹，气泡，变形等缺陷；3，坯体脆性高，容易出现裂纹、破碎，无法通过机械加工进行后续的外形加工；4，坯体在后续加工处理的烧结过程中收缩率达到30％以上，易引起变形。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种陶瓷浆料、陶瓷壳体及其制备方法，陶瓷浆料形成的陶瓷坯体不易变形、强度高、烧结收缩小。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种陶瓷壳体的制备方法，包括以下步骤：S1，按照固含量55～60％的比例将陶瓷粉和去离子水混合，形成溶液；S2，在所述溶液中加入有机单体和交联剂；其中，有机单体的质量为陶瓷粉质量的3.5～4.0％，有机单体与交联剂的质量比为(10～15)：1；S3，调节所述溶液的pH值至9～9.5后加入质量为陶瓷粉质量的0.55～0.6％的分散剂；S4，将上述材料充分球磨，形成浆料，然后通过真空搅拌去除浆料中的气泡；S5，在浆料中加入质量为有机单体和交联剂质量之和的1～1.5％的催化剂；S6，将引发剂配制成质量百分比为10～15％的引发剂溶液，按照所述催化剂质量的1/15～1/10将所述引发剂溶液加入到浆料中；S7，将浆料注入注塑机的模腔内，在50～80℃下加热固化成型，从模腔内取出成型坯体；S8，对成型坯体进行加工处理，制得陶瓷壳体。
一种根据如上所述的制备方法制得的陶瓷壳体。
一种陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：S1，按照固含量55～60％的比例将陶瓷粉和去离子水混合，形成溶液；S2，在所述溶液中加入有机单体和交联剂；其中，有机单体的质量为陶瓷粉质量的3.5～4.0％，有机单体与交联剂的质量比为(10～15)：1；S3，调节所述溶液的pH值至9～9.5后加入质量为陶瓷粉质量的0.55～0.6％的分散剂；S4，将上述材料充分球磨，形成浆料，然后通过真空搅拌去除浆料中的气泡；S5，在浆料中加入质量为有机单体和交联剂质量之和的1～1.5％的催化剂；S6，将引发剂配制成质量百分比为10～15％的引发剂溶液，按照所述催化剂质量的1/15～1/10将所述引发剂溶液加入到浆料，制得陶瓷浆料。
一种根据如上所述的制备方法制得的陶瓷浆料。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的陶瓷浆料的制备方法中，通过材料的配比调节以及加入顺序的控制，形成水基液态浆料。采用该水基液态浆料注塑成型取代以往的固态注塑成型，具有如下优点：
1，提高了原料在模具内的流动性和填充性，坯体结构厚薄变化处不容易出现裂纹、气泡等缺陷。坯体烧结成瓷后，壳体产品的密度均匀，结构一致性好。
2，该水基液态浆料成型所需的加热温度低，在50～80℃下加热即可完成固化，脱模时模具与环境温度之间的温差小，应力小，不会造成坯体变形。
3，该水基液态浆料中加入的有机物总含量仅占陶瓷粉5％以下，远低于以往固体颗粒中的15％的含量，避免资源的浪费且采用水基对环境不会造成污染，除此之外产品在烧结时变形小，可减少预留的加工余量。
4，成型坯体的密度在4～4.5g/cm3(高于现有的3.5g/cm3左右)，固相含量高达60％以上，生坯强度35MPa以上(高于现有的15～20MPa)，从而可直接在生坯上进行切削，钻孔等机械或者激光加工。
【具体实施方式】
本具体实施方式中提供一种陶瓷壳体的制备方法，先将陶瓷粉与去离子水、有机单体、交联剂、pH调节剂、分散剂、催化剂和引发剂配制成水基液态的陶瓷浆料，然后将陶瓷浆料注入到注塑机中注塑成型，得到成型坯体后，根据所需制备的壳体(例如智能手表壳体、移动终端外壳)的外形进行加工，脱脂烧结，抛光等后续加工处理后，制得陶瓷壳体。
制备方法包括以下步骤：
S1，按照固含量55～60％的比例将陶瓷粉和去离子水混合，形成溶液。
S2，在所述溶液中加入有机单体和交联剂；其中，有机单体的质量为陶瓷粉质量的3.5～4.0％，有机单体与交联剂的质量比为(10～15)：1。
优选地，该步骤中还包括添加热固性环氧树脂或热固性丙烯酸树脂，添加量为所述有机单体质量的1/15～1/10。通过添加一定量的热固性环氧树脂、热固性丙烯酸树脂，从而增强后续热固化效果。
S3，调节所述溶液的pH值至9～9.5后加入质量为陶瓷粉质量的0.55～0.6％的分散剂。
该步骤中，先加入pH调节剂，例如氢氧化铵，调节溶液的pH值至弱碱性，使得分散剂后续可在溶液中较好地发挥分散效果，从而确保后续有较好的固化效果。优选地，分散剂采用聚乙二醇，具有与去离子水较好的互溶性。
S4，将上述材料充分球磨，形成浆料，然后通过真空搅拌去除浆料中的气泡。
通过球磨，使得有机物与陶瓷粉料均匀分散，使分散剂充分吸附在粉料颗粒表面，破坏颗粒絮凝作用，形成成分均匀、流动性良好的浆料。
S5，在浆料中加入质量为有机单体和交联剂质量之和的1～1.5％的催化剂。
S6，将引发剂配制成质量百分比为10～15％的引发剂溶液，按照所述催化剂质量的1/15～1/10将所述引发剂溶液加入到浆料中，配制得陶瓷浆料。
上述步骤中，通过将引发剂配制成质量百分比为10～15％的溶液，并调节其加入的量从而控制浆料的最佳凝固时间，以防止凝固时间太短或太长对脱模造成不利。需注意的是，上述催化剂和引发剂的加入需按照先后次序加入，不可将两者混合后同时加入，以免造成引发剂失效，导致浆料后续不能热固化。
上述陶瓷浆料中，加热后，其中的催化剂和引发剂引发有机单体与交联剂发生热固化反应，从而固化成型。由于采用热固化，而非其余的光引发固化，从而可适应已有的注塑机中的模具进行注塑成型，可注塑形成结构较复杂的设备产品，例如可穿戴设备(智能手环、智能手表)，移动终端(手机、平板电脑)等，而光固化需要单独设计可接受光照、且结构较简单单一的模具，适用性较窄。
S7，将浆料注入注塑机的模腔内，在50～80℃下加热固化成型，从模腔内取出成型坯体。
前述多种材料配制的浆料为可液态注塑成型的氧化锆陶瓷浆料体系，可直接通过注塑机在模具内液态注塑成型所需产品。与传统注塑成型所用的蜡基的固体颗粒原料相比具有流动性好、生坯强度高、烧结收缩小等优势。上述浆料中通过催化剂和引发剂引发热固化成型，成型温度较低，可实现50～80℃下热固化成型。相比以往的固体颗粒原料注塑时，模具温度一般控制在150～250℃下热熔，本具体实施方式的热固化温度与环境温度之间的温差小，应力小，不会造成坯体变形。此外，由于本具体实施方式为水基液态浆料，流动性和填充性较好，在模腔内不会出现厚薄不均的情形，不容易出现裂纹、气泡等缺陷。经测试，成型的坯体的密度在4～4.5g/cm3，固相含量高达60％以上，生坯强度35MPa以上，从而后续可直接在生坯上进行切削，钻孔等机械或者激光加工。
S8，对成型坯体进行加工处理，制得陶瓷壳体。
该步骤中，对坯体的加工包括外形加工、脱脂烧结、抛光处理等步骤，从而从坯体加工成壳体产品。本具体实施方式的浆料制得的坯体结构均匀，从而烧结成瓷后，壳体产品的密度均匀，结构一致性好。同时，坯体在烧结时的变形也较小，可减少预留的加工余量。
如下，通过设置具体的实验例以验证本具体实施方式的陶瓷浆料制得陶瓷坯体的密度和强度性能。
实验例一
1，取100kg的氧化锆陶瓷粉料，按照固含量55％的比例将氧化锆陶瓷粉和去离子水混合。
2，加入3.5kg的丙烯酰胺(有机单体)，0.23kg的N,Nˊ亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)。此外，还加入0.35kg的热固性环氧树脂，作为热固化剂。
3，加入氢氧化铵调节调节溶液的pH值至弱碱性，加入0.55kg的分散剂聚乙二醇。
4，将以上几种原料按比例配好后，在球磨机中球磨20～24h，磨球采用氧化锆球。
5，待球磨完成后，将浆料经过真空搅拌去除浆料中的微小气泡。
6，加入占(有机单体+交联剂)质量百分比1.0％，也即37.3g的催化剂TEMED。
7，将引发剂过硫酸钠配制成质量百分比为10％的溶液，按照催化剂质量1/10的量加入到浆料中。
8，将浆料添加到注塑机的加料斗中，通过射嘴将陶瓷浆料注入到模腔内。经1min后在50～80℃的温度下加热液态浆料，完全凝固成型后，将成型坯体从模具中取出。
经测试，该成型坯体的密度为4g/cm3，生坯强度在35MPa以上。该强度可实现直接在生坯上进行切削，钻孔等机械或者激光加工。
9，在成型后的坯体上利用硬质合金刀具或者激光进行加工。
10，加工完成的坯体经脱脂、高温烧结后成为陶瓷坯。
11，陶瓷坯经CNC、磨抛加工后满足产品尺寸及外观要求。
12，将以上经过加工的产品在超声波中清洗干净，即成为智能手表壳体外观结构件。
实验例二
1，取100kg的氧化锆陶瓷粉料，按照固含量60％的比例将氧化锆陶瓷粉和去离子水混合。
2，加入4kg的丙烯酰胺(有机单体)，0.4kg的N,Nˊ亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)。此外，还加入0.4kg的热固性丙烯酸树脂，作为热固化剂。
3，加入氢氧化铵调节调节溶液的pH值至弱碱性，加入0.6kg的分散剂聚乙二醇。
4，将以上几种原料按比例配好后，在球磨机中球磨20～24h，磨球采用氧化锆球。
5，待球磨完成后，将浆料经过真空搅拌去除浆料中的微小气泡。
6，加入占(有机单体+交联剂)质量百分比1.5％，也即66g的催化剂TEMED。
7，将引发剂过硫酸钠配制成质量百分比为10％的溶液，按照催化剂质量1/10的量加入到浆料中。
8，将浆料添加到注塑机的加料斗中，通过射嘴将陶瓷浆料注入到模腔内。经1min后在50～80℃的温度下加热液态浆料，完全凝固成型后，将成型坯体从模具中取出。
经测试，该成型坯体的密度为4.2g/cm3，生坯强度在35MPa以上。该强度可实现直接在生坯上进行切削，钻孔等机械或者激光加工。
9，在成型后的坯体上利用硬质合金刀具或者激光进行加工。
10，加工完成的坯体经脱脂、高温烧结后成为陶瓷坯。
11，陶瓷坯经CNC、磨抛加工后满足产品尺寸及外观要求。
12，将以上经过加工的产品在超声波中清洗干净，即成为智能手机陶瓷背板类外观结构件。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。