在包括笔记本电脑、移动电话等的便携式电子设备中，外壳通常用轻金属 (如镁合金或铝合金)制成，以实现重量降低和良好的散热。这种通常包括薄 壁和复杂形状的金属外壳可通过压铸技术制备。众所周知，在压铸法中，采用 的是用来对与要求形状对应的空腔加以确定的阴模或模具。将熔融金属注入模 具空腔中，并在其中硬化。然后打开模具，取出完成的铸件。模压技术在例如 JP-A-9(1997)-272945中就已被阐述。
发现普通压铸技术有以下几方面的不足。
通常注入模腔的熔融金属会因为熔融金属向模具的传热而冷却。当空腔包 括较大部分和较狭窄部分时，熔融金属在狭窄部分的冷却速度往往比宽阔部分 快。不利的是熔融金属的流动性随着金属温度降低而变差。因此，在狭窄部分 的熔融金属会在其到达空腔端部前硬化。采用普通压铸技术，当模腔的狭窄部 分不大于1.5mm时往往产生这种缺陷。
在普通技术的另一方面，常用脱模剂来进行压铸，使所得铸件容易与模具 的模腔表面分离。例如JP-A-5(1993)-92232描述了含有粉末状氮化硼、氮化硅 或云母的脱模剂。根据该JP文献的描述，将脱模剂涂抹在模具的模腔表面，然 后将熔融金属注入封闭模具中。在该方法中，注入的金属通过脱模剂中含有的 颗粒与模具的模腔表面分开。这样所得铸件就容易从模具中脱开。然而，应该 注意到：这种普通的脱模剂虽能有利于铸件从模具中脱离，但不能改善熔融金 属的流动性。
                            发明概述
在上述技术背景下提出了本发明。因此本发明一个目的是提供金属物体成 型方法，用该方法能适当制备具有薄壁的金属物体，而不会产生由于熔融金属 的流动性差导致的缺陷。本发明另一个目的是提供用该方法制备的电子设备外 壳。
根据本发明第一方面，提供了金属物体成型方法。在预备步骤中，提供带 有流动性改善材料的模具，将该材料熔化进入熔融金属中，使熔融金属的凝固 点降低。在随后的注入步骤中，将熔融金属注入模具中以制备铸件。
优选的流动性改善材料可包括润滑剂中含有的金属颗粒。在预备步骤中将 该润滑剂涂布在模具的模腔表面上。在注入步骤中，使用温度高到足以融化至 少一部分金属颗粒的熔融金属。
优选的金属颗粒涂覆了诸如烯烃树脂、丙烯酸树脂或苯乙烯树脂的热塑性 树脂。
优选的颗粒直径为1～100μm。
优选的润滑剂含有5～30wt％的金属颗粒。
优选的流动性改善材料可包括金属板。在预备步骤中，将金属板置于模具 的模腔表面上。在注入步骤中，使用温度高到足以融化至少一部分金属板的熔 融金属。
优选的流动性改善材料可包括锌或锌基合金，而熔融金属可包括镁或镁基 合金。
优选的锌基合金可含有60～95wt％的锌和5～40wt％的锡。
根据本发明的第二方面，提供了通过上述方法制备的电子设备外壳。
本发明的其他特征和优点将参照附图从以下详细描述中得知。
                          附图说明
图1表示根据本发明的方法涂布流动性改善材料的模具；
图2表示注入熔融金属的封闭模具；
图3表示充满熔融金属的模腔；
图4表示从分离的压模中取出的铸件；
图5是根据本发明第二实施方案采用的流动性改善金属板的透视图；
图6表示图5的流动性改善金属板如何在模腔中定位；
图7表示充满注入的熔融金属的模腔；
图8是表示通过本发明第二实施方案得到的铸件的平面图；和
图9表示用于压铸试样板的金属物体成型装置的基本特征。
优选实施方案详述
以下将参照附图描述本发明的优选实施方案。
图1到4表示根据本发明第一实施方案的金属物体成型方法的某些步骤。 如图1所示，模具1具有喷涂了润滑剂L的模腔表面1c。润滑剂L可由润滑液 和分散在润滑液中的润滑颗粒组成。
润滑液可以是硅油或水性乳液脱模剂。也可以向硅油中加入表面活性剂、 抗发泡剂或增稠剂。
润滑颗粒可由纯锌或锌基合金制成。为了在注入模具1中的熔融金属中适 当融化，锌基合金需具有特定的组分。如该合金可含有40wt％的锡，使其在约 350℃(液相线温度)下融化，而在约200℃(固相线温度)下凝固。
优选的锌或锌基颗粒可涂覆热塑性树脂。这样就能避免锌或锌基颗粒(下 文中的“核心颗粒”)不会由于长时间暴露在空气或润滑剂L中而变成氧化物或 氢氧化物。如果没有涂覆，该颗粒就会受到空气或润滑剂L影响，这可能会破 坏润滑剂L的润滑性或分能力。所用热塑性树脂的实例是烯烃树脂(如聚丙 烯或聚乙烯)、苯乙烯树脂(如聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯共聚物)，或丙烯酸 树脂，它们可以是水溶性或非水溶性的。这些树脂材料可以单独使用或混合使 用。它们的熔点为约150～300℃。这样，通过使用这些树脂，可将模具1的模 腔表面1c加热到该范围内适当的温度。
核心颗粒的树脂涂覆可以下列方式进行。首先，将选自上述种类的合适树 脂材料加热到融化。然后将核心颗粒加到熔融树脂中。搅拌该混合物，使核心 颗粒均匀分散在树脂中。最后，将树脂颗粒混合物冷却到硬化，使核心颗粒嵌 在树脂材料中。在分散到润滑液中前将这样得到的树脂块打碎成碎片。或者可 这样向颗粒涂覆树脂：将树脂材料溶解在适当的溶剂中、向溶剂中加入核心颗 粒。搅拌加入了颗粒的溶剂然后蒸发溶剂。
润滑剂L含有5～30wt％润滑颗粒。这种颗粒含量范围使得润滑剂L适当流 动，而且当将润滑剂L涂覆到模腔表面1c时，也能使颗粒均匀分布在该表面上。
在所示实施方案中，锌或锌基合金的粒径优选的为1～100μm。如果粒径小 于1μm，喷嘴在喷涂润滑剂L时会堵塞。如果大于100μm，颗粒就不能均匀分散 在润滑液中，从而很难将颗粒均匀涂覆到模腔表面1c上。
润滑颗粒的加入和混合在将润滑剂L涂覆到模腔表面1c之前进行。当进行 涂覆时，理想的是一直搅拌所用润滑剂L，使润滑颗粒不沉淀。根据润滑剂L 的粘度不同，搅拌速率可为10～1000rpm。通过采用比重小的树脂如聚丙烯来涂 覆颗粒可减少颗粒的沉淀。
当润滑剂L涂覆到热的模腔表面1c(约150～300℃)上时，水分(如果有 的话)就会从润滑剂L中蒸发掉。然后，当采用涂覆了树脂的颗粒时，热塑性 膜融化，以暴露出核心颗粒。由于熔融的树脂材料，使核心颗粒良好地黏附在 模腔表面1c上。
然后将模具1闭合，如图2所示，以形成要求的模腔20。模具1由固定模 具1a和可移动模具1b组成。模腔20包括入口空间21和溢流空间22。入口空 间21用于将熔融金属30引入模腔20中。熔融金属从铸造套2注入模腔20中。
金属30优选的是密度不大于5g/cm3的轻金属(如铝或镁)或轻金属合金。 通过采用这种轻质材料，可制备适用于笔记本电脑或移动电话的轻外壳。
然后如图3所示，设置在铸造套2中的活塞3前移，将熔融金属30推入模 腔20中。在该步骤中，金属30的温度为600～700℃，而模具1的温度根据金 属30的种类不同为150～300℃。注入金属30从入口空间21流入并充满溢流空 间22。
当熔融金属30进入模腔20时，涂覆在模腔表面1c上的部分润滑剂L就进 入在模腔中流动的金属30中。然后，通过熔融金属30加热，润滑剂L中含有 的润滑颗粒(由熔点约为420℃的锌或锌基合金制成)就会融化并与热金属30 混合。结果，融化的颗粒与紧临模腔表面1c流动的金属30结合形成合金。
由于与锌材料混合，使金属30的最外层合金化区域的凝固点降低。这就意 味着即使金属30的部分热量传导给了模具1，金属30也能在模腔20中保持适 当的流动性。因此金属30在模腔中流动良好，能充满模腔的任何狭窄部分。当 金属30由铝或铝基合金(如Si基ADC3或Mg基ADC5)构成并含有50wt％锌时， 熔融金属30的凝固点约为450℃。当金属30由镁或镁基合金(如Al基AM60 或Al-Zn基AZ91)构成并含有50wt％锌时，熔融金属30的凝固点约为340℃。
当部分润滑颗粒进入在模腔20中流动的金属30中时，其他部分仍保留在 模腔表面1c上。有益的是这些残余颗粒降低了流动金属30与模腔表面1c间的 摩擦。
以上两个特点(即金属30的凝固点降低和摩擦力减小)都使注入模腔20 中的熔融金属30保持了良好的流动性。结果能减小推动熔融金属30进入模腔 20的压力。此外，也能克服熔融金属的缺点并使所得铸件具有光滑的表面。
适当冷却金属30后，将可移动模具1b从固定模具1a上移开来打开模具1， 如图4所示。得到包括诸如入口部分32和溢流部分33的不必要部分的铸件 P1’。沿规定的切割线(断开线)切割铸件P1’，去掉这些不必要的部分，得 到要求的产品P1。
现在参照表示根据本发明第二实施方案的金属物体成型方法的图5-8。
图5表示用于该方法的金属板10。该板10由锌制成(纯度99.99％)，包括 主要部分15和与主要部分15垂直的辅助部分16。主要部分15具有第一表面 15a和与第一表面15a相对的第二表面15b。主要部分15的长度L1为100mm， 宽度L2为50mm。辅助部分16的高度L3为2.0mm。板10的厚度L4为0.3mm。
根据第二实施方案的方法，金属板10以图6所示方式连接到固定模具1b 上。具体的是，模具1b通过定位槽1d形成，板10的辅助部分16压入该槽中。 在固定状态下，主要部分15的第一表面15a与模具1b保持接触，而第二表面 15b暴露在模腔20中。固定板10之后，通过将可移动模具1a与固定模具1b 接触来封闭模具1。如前述实施方案，这样形成的模腔20包括入口空间21和溢 流空间22。熔融金属30从铸造套2注入模腔20中。
然后，如图7所示，用设置在铸造套2中的活塞(未示出)将熔融金属30 压入模腔20中。金属30可由镁基合金如AZ91D(由ASTM提供)制成。AZ91D 通常含有9wt％的Al、1wt％的锌和90wt％的镁。根据熔融金属30的种类不同将模 具1加热到150～300℃。注入金属30通过入口空间21流入，并流到金属板10 上。板10与熔融金属30接触后将部分融化或者全部融化，并与金属30混合， 从而增加金属30中的锌含量。如前述实施方案所示，这会导致金属30的凝固 点降低，从而使金属30保持其良好的流动性。溢流空间22充满后，金属30发 生冷却而模具1仍然封闭。这样就制备了与金属板10(如果板未完全融化)一 体的铸件P2’。
铸件P2’充分冷却后，将可移动模具1b与固定模具1a分开，打开模具1 并取出铸件P2’。在该步骤中，铸件P2’包括诸如三角形入口部分32和溢流 部分33的不必要部分。用例如切刀去除这些部分，得到要求的产物P2。在图示 实施例中，产物P2的宽度L5为100mm，长度L6为150mm，厚度为0.8mm。
图6所示金属板10的定位只是一个例子，而不应看作是限定的。根据本发 明，板10可设置在相对于熔融金属30可能停滞的部位而言，熔融金属流的上 游处。金属板30不是必需由锌制成，可以是能融化到熔融金属30中且能降低 金属30的凝固点的任何其他物质。例如板30可由铝合金、镁合金、锌合金或 锡合金制成。
现在参照图9和下表描述根据本发明的实施例1～8和比较例1和2。实施 例1～7对应上述第一实施方案，而实施例8对应上述第二实施方案。
实施例1
<润滑剂的制备>
制备实施例1的润滑剂，使其含有作为润滑液的市售硅油(产品名： Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的KF54)和5wt％粒径为约20μm的锌颗粒 (产品名：Hakusui Chemical Co.，Ltd.制造的R颗粒)。用于实施例1的锌颗 粒通过蒸发冷却得到。
<形成试样铸件>
用图9所示的成型装置50制备由Mg合金(AZ91D)制成的试样铸件。装置 50包括真空室51和与室51连接的真空泵52，在真空室内，耐火材料一锅，或 坩埚53排列在模具54侧面。坩埚53配有加热器55。坩埚53与加热器55一起 向模具54倾斜，将坩埚53中的熔融金属倒入模具54的模腔54a中。模腔54a 按形成长60mm、宽10mm和厚3mm的试样铸件的尺寸设计。
用以下方式制备试样铸件。首先，将上述润滑剂(硅油与5wt％的锌颗粒) 以1ml/cm2的量喷在模具54的模腔表面上。待喷涂润滑剂从一个烧杯中取出， 润滑剂在该烧杯中持续搅拌。模具54温度保持130℃。如图9所示，将Mg合金 (AZ91D)块放入坩埚53。然后将真空室51抽真空到10-4Torr，加热坩埚53， 使其表面温度升到约650℃。这样将坩埚53中的Mg合金块融化。随后倾斜坩埚 53，将熔融的Mg合金倒入模具54的模腔54a中。待Mg合金充分冷却后，从模 具54中取出铸件(“试样板”)。基于该试样板，测量流动长度，即测量倒入的 熔融金属在模腔54a中自模具54的入口54b处的流动距离。此外还观察试样板 的外观。结果示于下表中。试样外观用三个等级评价。具体说，表中符号◎表 示试样板没有包括表面凹陷、表面皱褶等的缺陷。而符号○表示试样板在1～3 个位置有这种缺陷，符号Δ表示试样板在4个或更多位置有这种缺陷。
实施例2和3
<润滑剂的制备>
制备实施例2的润滑剂和实施例3的润滑剂，使它们含有与实施例1相同 的硅油。对于润滑颗粒，实施例2的润滑剂含有15wt％的锌颗粒(直径20μm)， 而实施例3的润滑剂含有30wt％的锌颗粒(直径20μm)。用这些润滑剂制备试样 板，并基于该板测量流动长度并且观察外观。结果示于表中。
实施例4
<润滑剂的制备>
制备实施例4的润滑剂，使其含有市售硅油(产品名：Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的KF54)和15wt％直径为20μm的Zn-Sn合金颗粒。Zn与Sn的 组分比为9∶1。Zn-Sn合金颗粒通过将锌和锡混合制备合金，然后冷冻破碎合 金，使每个颗粒的直径达到预定值来得到。使用这样制备的润滑剂，如实施例1 所示，制备出试样板，并测量流动长度和观察外观。结果示于表中。
实施例5
<润滑剂的制备>
制备实施例5的润滑剂，使其含有市售的水性乳液脱模剂(产品名： Nichibei Ltd.制造的Caster Ace)和15wt％直径为约8μm的Zn-Sn合金颗粒。 Zn与Sn的组分比为7∶3。Zn-Sn合金颗粒通过将锌和锡混合制备合金，然后 冷冻破碎合金，使每个颗粒的直径达到预定值来得到。使用这样制备的润滑剂 如实施例1所示制备试样板，并测量流动长度和观察外观。结果示于表中。
实施例6
<润滑剂的制备>
制备实施例6的润滑剂，使其含有市售硅油(产品名：Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的KF54)和15wt％用树脂浸透的颗粒。在该实施例中，用树脂浸 透的颗粒通过熔化聚丙烯，并与锌颗粒混合得到。锌颗粒直径为约20μm。锌颗 粒与聚丙烯的重量比为6∶4。将混合物冷冻破碎到要求的尺寸。所得用树脂浸 透的颗粒含有涂覆了聚丙烯的锌颗粒。
<形成试样铸件>
采用实施例6的润滑剂，用与实施例1相同的方式形成试样板，不同的是 模具54(图9)的加热温度保持180℃而不是130℃。基于所得试样板测量流动 长度并且观察外观。结果示于表中。
实施例7
<润滑剂的制备>
制备实施例7的润滑剂，使其含有市售的水性乳液脱模剂(产品名： Nichibei Ltd.制造的Caster Ace)和15wt％用树脂浸透的颗粒。如实施例6所 述，用树脂浸透的颗粒通过熔化聚丙烯，并与锌颗粒混合得到。锌颗粒直径为 约20μm。锌颗粒与聚丙烯的重量比为6∶4。采用这样得到的润滑剂，用与实施 例1相同的方式形成试样板。基于该试样板测量流动长度并且观察外观。结果 示于表中。
比较例1
比较例1的润滑剂仅含有硅油(产品名：Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd. 制造的KF54)，其不与锌颗粒或任何其他颗粒混合。采用该润滑剂，用与实施例 1相同的方式形成试样板。基于该试样板测量流动长度并且观察外观。结果示于 表中。
比较例2
比较例2的润滑剂仅含有市售的水性乳液脱模剂(产品名：Nichibei Ltd. 制造的Caster Ace)，其不与锌颗粒或任何其他颗粒混合。采用该润滑剂，用与 实施例1相同的方式形成试样板。基于该试样板测量流动长度并且观察外观。 结果示于表中。
                                        表   润滑剂的构成   润滑剂颗粒   直径(μm)   涂覆层   流动长度   (mm)   外观   实施例1   硅油和Zn颗粒(5wt％)   20   无   25   ○   实施例2   硅油和Zn颗粒(15wt％)   20   无   30   ◎   实施例3   硅油和Zn颗粒(30wt％)   20   无   28   ◎   实施例4   硅油和Zn-Sn(9∶1)颗粒   (15wt％)   20   无   32   ◎   实施例5   水性乳液脱模剂和Zn-   Sn(7∶3)颗粒(15wt％)   8   无   28   ◎   实施例6   硅油和用树脂浸透的颗粒   (15wt％)   20   已形成   36   ◎   实施例7   水性乳液脱模剂和用树脂浸   透的颗粒(15wt％)   20   已形成   34   ◎   比较例1   硅油   -   -   20   △   比较例2   水性乳液脱模剂   -   -   18   ○
<实施例1～7和比较例1～2的评价>
如表所示，实施例1～7在流动长度(流动性)上优于比较例1和2。具体 地，与采用和实施例2、4和6相同的润滑液(硅油)的比较例1比较，实施例 2、4和6的流动性提高了50％以上。同样，与采用和实施例5和7相同的润滑 液(水性乳液脱模剂)的比较例2比较，实施例5和7的流动性提高了50％以上。 此外，可注意到采用用树脂浸透的润滑颗粒的实施例6和7比其他实施例1～5 的流动性优异。对于试样板的外观，实施例1～7的外观光滑，而比较例1和2 的外观不光滑。
实施例8
<模铸>
图5所示的金属板10采用锌板(锌的纯度99.99％，L1＝100mm，L2＝50mm， L3＝2mm，L4＝0.3mm)制成。将该锌板放入模铸机械的模具中。将加热到630 ℃的熔融Mg合金(ASTM的AZ91D)注入加热到250℃的模具中。注入压力为 70kgf/cm2，注入速率为2.0m/s。锌板整体融化在熔融金属中。待金属冷却后， 打开模具，取出试样铸件。以这种方式制备100个试样铸件。
<质量检查>
用肉眼检查100个试样铸件的表面缺陷，包括裂纹、缺口、皱褶、波纹等。 结果是所有试样铸件都没有这种缺陷。
比较例3
用与实施例8相同的方式制备100个试样铸件，不同的是在模具中不放金 属板。在这种情况下，发现67个试样铸件有缺陷。
根据本发明，如上所述，熔融金属的流动性可通过控制熔融金属的凝固点 和/或降低熔融金属与模具的模腔表面之间的摩擦力来提高。由于流动性的改 善，就能制备高质量的薄壁金属物体。
虽然对本发明进行了这样的描述，但是，显然这种描述可以采用许多方式 加以改变。这样的改变不认为脱离了本发明的精神和范围，而且，对于本领域 的专业人员显而易见的是，所有的这种修改都包含在以下权利要求的范围内。