黑色氧化锆陶瓷、黑色氧化锆陶瓷壳体及其制备方法与流程

本公开涉及壳体处理技术领域，尤其涉及一种黑色氧化锆陶瓷、黑色氧化锆陶瓷壳体及其制备方法。

背景技术：

氧化锆陶瓷是一种新型陶瓷材料，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。与金属和塑料相比，氧化锆陶瓷具有莫氏硬度高、介电常数高、无信号屏蔽且生物相容性好的特点，在智能手机、可穿戴设备上具有广阔的应用前景，这使得氧化锆陶瓷以指纹识别盖板、手机后盖为起点，还将逐步切入移动终端产业链，成为继塑料和金属之后的第三大手机背板材料。

氧化锆粉自身为白色粉末，其所制备的陶瓷自然为白色，常见的黑色氧化锆陶瓷主要是通过黑色料或真空炉发黑制备得到，其它彩色的氧化锆陶瓷是通过在原料中加入氧化镨、氧化饵、氧化钴等稀土着色剂来实现的。另外，还有通过将加入着色剂造粒后的彩色氧化锆粉料与白色氧化锆粉料以一定的比例混合，经成型得到彩色的氧化锆陶瓷。但是，目前用于电子设备壳体的黑色氧化锆陶瓷在可见光范围内透过率基本为零，导致其外表面视觉上通透深度不足。

技术实现要素：

本公开的目的在于，提供一种能够提高黑色氧化锆陶瓷通透感的黑色氧化锆陶瓷、黑色氧化锆陶瓷壳体及其制备方法。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括：

提供黑色氧化锆陶瓷基片；

在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成离子注入层；

在所述离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，以提高所述黑色氧化锆陶瓷基片在可见光范围内的透过率，得到黑色氧化锆陶瓷。

可选地，在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成离子注入层，包括：

在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面采用真空离子镀注入等离子体，以形成所述离子注入层。

可选地，采用真空离子镀注以10^-5pa～10^-1pa的真空度注入所述等离子体。

可选地，所述等离子体包括氢离子体、碳离子体、硼离子体以及硅离子体中的任意一种。

可选地，所述黑色氧化锆陶瓷基片的表面形成有微孔，至少部分所述等离子体填充于所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面的所述微孔内。

可选地，所述离子注入层的厚度为10nm～300nm。

可选地，在所述离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，包括：

在所述离子注入层的表面采用真空镀膜法沉积制备所述光学镀膜层。

可选地，所述真空镀膜法包括电子束蒸发镀、反应磁控溅射镀、热丝蒸发镀以及离子镀中的任意一种。

可选地，在所述离子注入层的表面制备形成光学镀膜层之后，还包括：对黑色氧化锆陶瓷进行退火处理。

可选地，所述退火处理在空气或氮气的保护气氛中进行，退火处理温度为700℃～1200℃，退火处理时间为30min～60min。

可选地，所述光学镀膜层为半透半反型膜层。

可选地，所述光学镀膜层的透过率和反射率的比例为1/9～9/1。

可选地，所述光学镀膜层的厚度为0.5μm～5μm。

可选地，所述光学镀膜层的材料为氧化硅、氧化钛、氮化硅、锆酸镧以及氧化铌中的任意一种。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种黑色氧化锆陶瓷壳体的制备方法，包括：

根据如上实施例任一项所述的黑色氧化锆陶瓷的制备方法制备得到黑色氧化锆陶瓷；

将所述黑色氧化锆陶瓷进行加工，得到黑色氧化锆陶瓷壳体。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种黑色氧化锆陶瓷壳体，包括：黑色氧化锆陶瓷基片、制备于所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面的离子注入层、以及制备于所述离子注入层表面的光学镀膜层，所述黑色氧化锆陶瓷基片上相对所述第一表面的第二表面为所述黑色氧化锆陶瓷壳体的内表面。

可选地，还包括油墨层，制备于所述离子注入层和所述光学镀膜层之间。

可选地，还包括盖底油墨层，制备于所述光学镀膜层的表面。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本公开通过在黑色氧化锆陶瓷表面制备离子注入层，可以对黑色氧化锆陶瓷的表面进行强化，在离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，借助于光学镀膜层的光学特性可以改变黑色氧化锆陶瓷表面的反射和透射特性，可以减弱或消除黑色氧化锆陶瓷本身的灰黄相，美化黑色氧化锆陶瓷的外观效果，还可以提高黑色氧化锆陶瓷在可见光范围内的透过率，提升黑色氧化锆陶瓷的外观质感。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的又一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的再一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法的流程图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种黑色氧化锆陶瓷的光学曲线图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种黑色氧化锆陶瓷壳体的结构示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种黑色氧化锆陶瓷壳体的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开提供一种能够提高黑色氧化锆陶瓷通透感的黑色氧化锆陶瓷、黑色氧化锆陶瓷壳体及其制备方法。下面结合附图，对本公开的黑色氧化锆陶瓷、黑色氧化锆陶瓷壳体及其制备方法进行详细介绍。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

参见图1所示，本公开实施例提供一种黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤s11：提供黑色氧化锆陶瓷基片。

步骤s12：在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成离子注入层。

步骤s13：在所述离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，以提高所述黑色氧化锆陶瓷基片在可见光范围内的透过率，得到黑色氧化锆陶瓷。

由上述实施例可知，本公开通过在黑色氧化锆陶瓷表面制备离子注入层，可以对黑色氧化锆陶瓷的表面进行强化，在离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，借助于光学镀膜层的光学特性可以改变黑色氧化锆陶瓷表面的反射和透射特性，可以减弱或消除黑色氧化锆陶瓷本身的灰黄相，美化黑色氧化锆陶瓷的外观效果，还可以提高黑色氧化锆陶瓷在可见光范围内的透过率，提升黑色氧化锆陶瓷的外观质感。

参见图2所示，在一可选的实施方式中，本公开的黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤s21：提供黑色氧化锆陶瓷基片。

步骤s22：在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面采用真空离子镀注入等离子体，形成离子注入层。采用真空离子镀在黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面注入等离子体形成离子注入层，可以增加黑色氧化锆陶瓷表面硬度。

步骤s23：在所述离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，以提高所述黑色氧化锆陶瓷基片在可见光范围内的透过率，得到黑色氧化锆陶瓷。可选地，采用真空离子镀注以10^-5pa～10^-1pa的真空度注入所述等离子体。

进一步地，所述黑色氧化锆陶瓷基片的表面形成有2‰孔隙率的微孔，至少部分所述等离子体填充于所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面的所述微孔内，可以进一步加强对黑色氧化锆陶瓷的表面进行强化，提高黑色氧化锆陶瓷的外观质感。可选地，所述等离子体包括氢离子体、碳离子体、硼离子体以及硅离子体中的任意一种。所述离子注入层的厚度为10nm～300nm，可以根据实际工艺需要进行调整。

参见图3所示，在一可选的实施方式中，本公开的黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤s31：提供黑色氧化锆陶瓷基片。

步骤s32：在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成离子注入层。

步骤s33：在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面采用真空镀膜法沉积制备光学镀膜层，得到所述黑色氧化锆陶瓷。即相当于将所述光学镀膜层直接沉积制备在黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面。可选地，所述真空镀膜法包括电子束蒸发镀、反应磁控溅射镀、热丝蒸发镀以及离子镀中的任意一种。需要说明的是，上述的电子束蒸发镀、反应磁控溅射镀、热丝蒸发镀以及离子镀均属于本领域的常规技术手段，故在此不再赘述。

采用真空镀膜法将所述光学镀膜层沉积制备在黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面，使制备的黑色氧化锆陶瓷具有改善外观、表面光滑、改善表面硬度、减少吸水率、优良的环境耐候性能、环保无毒、材料适应范围广等优点。

进一步地，上述步骤s33中，在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面沉积制备光学镀膜层，可以进一步包括：

步骤s331：在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成油墨层。可选地，所述油墨层可以采用油漆或油墨，可以通过喷涂或印刷的方式在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成所述油墨层。

步骤s332：在所述油墨层沉积制备所述光学镀膜层，得到所述黑色氧化锆陶瓷。可选地，还可以进一步在所述光学镀膜层表面制备形成盖底油墨层，盖底油墨层可以起到保护所述光学镀膜层的作用。

参见图4所示，在一可选的实施方式中，本公开实施例的黑色氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤s41：提供黑色氧化锆陶瓷基片。

步骤s42：在所述黑色氧化锆陶瓷基片的第一表面制备形成离子注入层。

步骤s43：在所述离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，以提高所述黑色氧化锆陶瓷基片在可见光范围内的透过率，得到黑色氧化锆陶瓷。

步骤s44：对黑色氧化锆陶瓷进行退火处理。可选地，所述退火处理在空气或氮气的保护气氛中进行，退火处理温度为700℃～1200℃，退火处理时间为30min～60min，保护气氛具有隔绝氧气的作用，同时可以作为传热介质，有利于退火材料的受热均匀。

经过退火处理后的黑色氧化锆陶瓷能够确保表面膜层(即离子注入层和光学镀膜层)与黑色氧化锆陶瓷的附着力，以消除内应力和增强分子间的结合，增加黑色氧化锆陶瓷的延展性和韧性，防止工件变形、开裂。

在一可选的实施方式中，本公开实施例的氧化锆陶瓷的制备方法，在所述离子注入层制备所述光学镀膜层之前，可以先采用光度计在所述黑色氧化锆陶瓷基片的表面测试得到反射光学曲线，再根据测试得到的反射光学曲线，计算得到所述光学镀膜层的膜层参数，然后再根据计算得到的膜层参数在所述离子注入层制备形成所述光学镀膜层。

可选地，所述光学镀膜层的膜层参数可以包括膜层种类、膜层厚度以及膜层材料中的至少一种。在本实施例中，所述光学镀膜层为半透半反型膜层。所述光学镀膜层的透过率(t％)和反射率(r％)的比例t％:r％为1/9～9/1。所述光学镀膜层的厚度为0.5μm～5μm。所述光学镀膜层的材料为氧化硅、氧化钛、氮化硅、锆酸镧以及氧化铌中的任意一种。

参见图5所示，为消除黑色氧化锆陶瓷的灰相，则需提高光学镀膜层的反射率以降低灰度，进而达到提高明度的效果，故设计的光学镀膜层的光学曲线(如图5中a1曲线所示)要与黑色氧化锆陶瓷基片的反射光学曲线(如图5中a2曲线所示)形状保持一致且具有一定的反射率，这样最后成品的黑色氧化锆陶瓷产品的反射光学曲线(如图5中a3曲线所示)的反射率才会有所提高以降低灰度，进而达到提高明度的效果。

在一可选的实施方式中，步骤s11中所述的黑色氧化锆陶瓷基片的制备方法，包括以下步骤：

步骤s111：将混合料成型，得到着色陶瓷坯体。其中，混合料包括一定质量比的氧化锆和无机着色剂。该质量比需要满足氧化锆和无机着色剂混合能够保证着色陶瓷坯体的成型要求，并具有足够的强度。具体地，无机着色剂可以采用例如三氧化二铁的黑色着色剂，进而得到黑色的着色陶瓷坯体。

步骤s112：提供氧化锆陶瓷坯体，将黑色的着色陶瓷坯体与氧化锆陶瓷坯体层叠，并在温度不低于无机着色剂开始发生原子扩散时的温度下进行烧结，以使黑色的着色陶瓷坯体中的无机着色剂发生原子扩散而进入氧化锆陶瓷坯体中，得到黑色氧化锆陶瓷基片。其中，氧化锆陶瓷坯体为未经过烧结的白色的氧化锆陶瓷坯体，氧化锆陶瓷坯体可以采用注塑成型或干压成型的方法制备得到。

本公开实施例还提供一种黑色氧化锆陶瓷壳体的制备方法，包括：

步骤s1：根据如上实施例任一项所述的黑色氧化锆陶瓷的制备方法制备得到黑色氧化锆陶瓷。

步骤s2：将所述黑色氧化锆陶瓷进行加工，得到黑色氧化锆陶瓷壳体。

需要说明的是，上述实施例和实施方式中关于黑色氧化锆陶瓷的制备方法同样适用于本公开的黑色氧化锆陶瓷壳体的制备方法。

由上述实施例可知，本公开通过在黑色氧化锆陶瓷表面制备离子注入层，可以对黑色氧化锆陶瓷的表面进行强化，在离子注入层的表面制备形成光学镀膜层，借助于光学镀膜层的光学特性可以改变黑色氧化锆陶瓷表面的反射和透射特性，可以减弱或消除黑色氧化锆陶瓷本身的灰黄相，美化黑色氧化锆陶瓷壳体的外观效果，还可以提高黑色氧化锆陶瓷壳体在可见光范围内的透过率，提升黑色氧化锆陶瓷壳体的外观质感。

参见图6所示，本公开实施例还提供一种黑色氧化锆陶瓷壳体100，包括：黑色氧化锆陶瓷基片10、制备于所述黑色氧化锆陶瓷基片10的第一表面101的离子注入层20、以及制备于所述离子注入层20表面的光学镀膜层30，所述黑色氧化锆陶瓷基片10上相对所述第一表面101的第二表面102为所述黑色氧化锆陶瓷壳体100的内表面。需要说明的是，黑色氧化锆陶瓷壳体100可以是手机壳体、可穿戴式设备的壳体或是其他电子设备的壳体，本公开并不对此进行限制。以黑色氧化锆陶瓷壳体100为手机壳体为例，当黑色氧化锆陶瓷壳体100安装到手机后，黑色氧化锆陶瓷壳体100的第一表面101为背对手机的外表面，黑色氧化锆陶瓷壳体100的第二表面102为正对手机的内表面。由于黑色氧化锆陶瓷本身的通透性基本为零，因此离子注入层20和光学镀膜层30是制备于黑色氧化锆陶瓷壳体100的第一表面101的。

需要说明的是，本公开的黑色氧化锆陶瓷壳体，可以通过上述的黑色氧化锆陶瓷壳体的制备方法制备而成，也可以通过其他制备方法制备而成。但是，任意通过本公开的实施例或实施方式描述的黑色氧化锆陶瓷壳体进行变换所得到的壳体结构，均应当属于本公开的保护的范围内。

由上述实施例可知，本公开通过在黑色氧化锆陶瓷基片10的表面制备形成离子注入层20，可以对黑色氧化锆陶瓷的表面进行强化，在离子注入层20的表面制备形成光学镀膜层30，利用光学镀膜层30的光学特性改变黑色氧化锆陶瓷表面的反射和透射特性，可以减弱或消除黑色氧化锆陶瓷本身的灰黄相，美化黑色氧化锆陶瓷壳体100的外观效果，还可以提高黑色氧化锆陶瓷壳体100在可见光范围内的透过率，提升黑色氧化锆陶瓷壳体100的外观质感。

参见图7所示，在一可选的实施方式中，所述黑色氧化锆陶瓷壳体100包括：黑色氧化锆陶瓷基片10、制备于所述黑色氧化锆陶瓷基片10的第一表面101的离子注入层20、制备于所述离子注入层20的油墨层40、制备于所述油墨层40的光学镀膜层30、以及制备于所述光学镀膜层30的盖底油墨层50，油墨层40和盖底油墨层40可以起到保护所述光学镀膜层30的作用。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。