陶瓷部件的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所公开的实施例涉及用于在便携式电子设备中使用的陶瓷零件。更具体地，实施例涉及用于在陶瓷零件被彻底烧结之前机加工陶瓷零件的方法。
【背景技术】
[0002]随着便携式电子设备变得更小和更耐用，在用于便携式电子设备的零件的制造中使用陶瓷材料已增加。一般地，需要增加形成一些电子设备的部件的耐用性。在增加耐用性的同时还维持或减少电子设备的总重量和尺寸会是尤其有利的。
[0003]相对于陶瓷材料的相对高的硬度和耐擦伤性，陶瓷材料的相对轻的重量有利于利用陶瓷零件用于结构和/或保护性部件。陶瓷还可以帮助设备满足消费者对于美观和精致的表面光洁度的需求。
[0004]但是，用在便携式电子设备中的一些部件包括各种尺寸和复杂的形状。可以利用不同的方法和工艺将陶瓷材料形成到用于便携式电子设备的外壳和其它零件中。但是，由于陶瓷零件非常硬且耐用的属性，它们可能难以形成精细或精确的特征部，尤其是利用传统的机加工技术。
【实用新型内容】
[0005]根据一个实施例，提供了一种陶瓷部件。所述陶瓷部件用于便携式电子设备的外壳，所述陶瓷部件包括:由包括二氧化锆的陶瓷粉末形成的坯体;形成到坯体中的机加工特征部。
[0006]根据另一个实施例，所述坯体处于未烧结状况。
[0007]根据另一个实施例，所述坯体处于部分烧结状况。
[0008]根据另一个实施例，坯体包括未被完全熔化的粉末状氧化锆。
[0009]根据另一个实施例，所述坯体已在低于700摄氏度的温度下加热。
[0010]根据另一个实施例，所述坯体已在700摄氏度和1200摄氏度之间的温度下加热。[0011 ]根据另一个实施例，所述坯体在维氏硬度标度上具有在10HV和100HV之间的硬度。
[0012]根据另一个实施例，所述机加工特征部是具有小于1_的直径的孔。
[0013]根据另一个实施例，所述机加工特征部是孔的阵列，每个孔具有小于1_的直径。
[0014]根据另一个实施例，所述孔的阵列形成用于声学部件的穿孔区域。
[0015]根据一个实施例，提供了一种陶瓷部件。所述陶瓷部件用于电子设备的外壳，所述陶瓷部件包括:主体，由包括烧结的二氧化锆的材料形成，并且在维氏硬度标度上具有至少1000HV的硬度；以及机加工到所述主体中的孔的阵列，每个孔具有小于1mm的直径。
[0016]根据另一个实施例，所述孔的阵列形成用于声学部件的穿孔区域。
[0017]根据另一个实施例，所述孔的阵列是在所述主体被完全烧结之前被机加工到所述主体中的。
[0018]根据另一个实施例，所述主体没有粘合剂和未熔化的二氧化锆粉末。
[0019]根据一个实施例，提供了一种陶瓷部件，所述陶瓷部件用于电子设备，所述陶瓷部件包括:主体，包括烧结的二氧化锆，并且在维氏硬度标度上具有至少1000HV的硬度;形成到所述主体中的机加工特征部，其中所述特征部的至少一部分具有1_或更小的开口。
[0020]根据另一个实施例，所述机加工特征部是在所述主体被完全烧结之前被形成到所述陶瓷部件中的。
[0021]根据另一个实施例，所述主体没有未熔化的二氧化锆粉末。
[0022]根据另一个实施例，所述机加工特征部包括具有小于1_的直径的孔的阵列。
[0023]根据另一个实施例，所述机加工特征部是以下中的一个或多个:安装凸台；肋特征部;通孔;或机加工的表面。
[0024]根据另一个实施例，所述陶瓷部件被配置为耦合到配对部件，以形成用于便携式电子设备的外壳。
[0025]在一个实施例中，坯体或者未烧结陶瓷材料被机加工以产生用于便携式电子设备的陶瓷部件。通过利用坯体或部分烧结部件，可以增强或改善机加工操作，包括钻孔、附连特征部、肋、凸台等。特别地，可以提高或延长工具寿命并且钻类似深度的孔所需的时间量可以被显著降低。对机加工周期时间和停机时间的改进可以降低陶瓷部件的成本。
[0026]—些示例实施例针对用于制造用于便携式电子设备的陶瓷部件的方法。坯体可以由包含二氧化锆的陶瓷粉末构成。可以机加工坯体以在坯体的表面中形成特征部。坯体在机加工之后可以被完全地或彻底地烧结以形成陶瓷部件。在一些实施例中，机加工坯体包括在坯体的表面中钻孔。孔可以具有小于1_的直径。
[0027]在一些实施例中，形成坯体是利用凝胶铸造工艺执行的。在一些实施例中，形成坯体是利用注塑成型工艺执行的。在一些实施例中，形成坯体包括将包括溶剂、水和陶瓷粉末的浆料混合，并且将浆料浇注到铸造模具中。当浆料在铸造模具中时，可以向浆料施加压力。当浆料在铸造模具中时还可以加热浆料，以形成坯体。坯体可以从模具中移出。
[0028]在一些实施例中，加热浆料包括在足以烧掉或蒸发浆料中的水和溶剂的温度下加热浆料。在一些情况下，加热浆料导致部分地烧结坯体的至少一部分。加热浆料可以在低于700摄氏度的温度下执行。加热浆料可以导致在维氏(Vickers)硬度标度上具有小于100HV的硬度的坯体。
[0029]—些示例实施例针对用于制造陶瓷部件的方法。坯体可以由二氧化锆材料形成。坯体可以被部分地烧结以形成部分烧结部件。部分烧结部件可以被机加工，以在部分烧结部件表面中形成特征部。部分烧结部件可以被完全烧结以形成陶瓷部件。
[0030]部分地烧结可以在700摄氏度和1500摄氏度之间的温度执行。在一些情况下，部分地烧结坯体导致在维氏硬度标度上具有大约100HV的硬度的部分烧结部件。在一些情况下，部分地烧结包括将坯体加热到大约900摄氏度的温度并且持续1至5小时。完全地烧结部件可以包括将坯体加热到大约1500摄氏度的温度并且持续12至24小时。
[0031]形成坯体可以利用以下中的一个执行:凝胶铸造工艺或注塑成型工艺。在一些实施例中，将包括溶剂、水和二氧化锆材料的浆料混合。浆料被注入到注塑模具中并且被加热。所述加热可以执行或造成部分烧结，以形成部分烧结部件。
[0032]—些示例实施例针对由二氧化锆材料形成的并且配置为用于在便携式电子设备中组装的陶瓷部件。陶瓷部件可以包括表面和在表面中形成的机加工特征部。机加工特征部可以在陶瓷部件被完全烧结之前形成。在一些情况下，机加工特征部是具有小于1mm的直径的孔。在一些实施例中，机加工特征是以下中的一个或多个:安装凸台；开口；肋特征部；通孔;或机加工的表面。在一些情况下，陶瓷部件配置为耦合到配对部件，以形成用于便携式电子设备的外壳。
【附图说明】
[0033]通过以下详细说明并结合附图，本公开将容易地被理解，其中相同的标号表示相同的结构元素，并且其中:
[0034]图1绘出了包括具有在其中形成的各种特征部的陶瓷零件的示例外壳。
[0035]图2是描绘用于通过机加工未烧结材料制作陶瓷部件的示例工艺的流程图；
[0036]图3是描绘用于通过机加工未烧结材料制作陶瓷部件的可替代示例工艺的流程图；
[0037]图4是描绘用于通过机加工部分烧结部件制作陶瓷部件的示例工艺的流程图；
[0038]图5绘出了用于在陶瓷部件被完全烧结之前机加工陶瓷部件的示例系统。
【具体实施方式】
[0039]本申请是于2014年9月30日提交的标题为“Ceramic Machining”的美国临时专利申请N0.62/057，859的非临时专利申请并要求其权益，其公开内容由此通过引用被完整地结合于此。
[0040]现在将详细参考在附图中示出的代表性实施例，并且特别地参考图1-4。应当理解，以下描述不是要把实施例限定到一种优选的实施例。相反，它是要涵盖可以包括在由所附权利要求定义的所述实施例的精神与范围内的替代、修改和等同物。本领域技术人员将容易地理解，本文针对这些附图给出的详细描述只是为了解释的目的并且不应该被认为是限制。贯穿各个附图中的每一个，相同的标号表示相同的结构。
[0041]用于电子设备的许多零件都可以由陶瓷材料制成。外壳、保护片、内部结构元件、按钮、开关和显示器盖都可以由各种陶瓷材料制成。陶瓷零件的一般形状和特征部可以利用成型(molding)或铸造工艺形成。但是，利用包括例如铣、钻、磨等的机加工操作来形成一些特征部会是有利的。但是，硬陶瓷材料可能难以利用传统技术来机加工。由于陶瓷材料的硬度，即使温和的机加工操作也会导致过度的工具磨损。而且，小或精细的特征部可能难以被机加工到陶瓷零件中，因为形成小或精细的特征部所需的小工具可能缺乏足够的强度和耐用性。
[0042]本文描述的实施例针对用于在零件被完全烧结之前机加工陶瓷部件的工艺。特别地，一些实施例针对将特征部机加工到与完全烧结的陶瓷部件相比通常柔软得多并且更容易机加工的未烧结或坯体陶瓷材料中。一些实施例针对将特征部机加工到已通过烧结陶瓷材料中的一些(但不是全部)而被稳定化的部分烧结陶瓷中，这会导致比未烧结或坯体陶瓷在尺寸上和结构上更稳定、但是与完全烧结的陶瓷部件相