本發(fā)明涉及一種高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的生產(chǎn)方法，屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

智能手機的飛速發(fā)展不僅僅讓我們的生活變得更加輕便，同時讓我們對于手機的依賴程度也達到了一個前所未有的高度。在移動數(shù)據(jù)的大時代環(huán)境下，手機的安全也是如今的重中之重，除了常規(guī)的數(shù)字密碼和圖案密碼之外，指紋識別也是當(dāng)下手機的一個重要加密措施。

指紋識別在2013年第一次加入到手機之后，指紋識別功能和手機的發(fā)展迅速。目前指紋識別方案包括按壓式指紋識別及滑動式指紋識別。滑動式指紋識別模塊是手指在識別器上滑動或者拖動手指，當(dāng)手指在滑覺傳感器上滑動的時候，它會對手指進行快照，然后通過快照生成的指紋特征，對所識別到的指紋特征就行比對，就可以完成對指紋的識別過程。滑動式指紋識別功能在識別的準(zhǔn)確率上更高，而且占用的面積更加小。按壓式指紋識別模塊主要是由芯片（硅晶圓）、藍寶石蓋板、金屬環(huán)、軟板、載板等多個部分組成。其中芯片是用來感應(yīng)在手指用力按壓之下的指紋情況，將得到的指紋信息進行交互，再向系統(tǒng)反饋指紋識別是否正確，識別正確之后對手機進行解鎖。然而，指紋識別貼片就是區(qū)分指紋識別準(zhǔn)確率的重要指標(biāo)，貼片的材料有藍寶石、陶瓷、玻璃等。

目前比較成熟的指紋識別蓋板有藍寶石玻璃、涂覆式（coating）、普通玻璃和陶瓷四種材質(zhì)，被采用得最多的是藍寶石蓋板按壓式指紋識別方案和涂覆式指紋識別功能。藍寶石在物理上具有硬度高、耐腐蝕的特點，在使用環(huán)境上更加廣泛，而缺點就是不抗摔，容易出現(xiàn)碎裂的情況，現(xiàn)在的指紋識別基本采用凹陷式的設(shè)計，正常使用的情況下不容易出現(xiàn)碎裂的問題。而涂覆式背面指紋識別方案由于涂層硬度不高，容易出現(xiàn)磨損和受汗水腐蝕的情況，采用涂覆式背面指紋識別方案的在使用一段時間之后就會出現(xiàn)劃痕。在外觀方面，涂覆式指紋識別方案常用在手機背面，質(zhì)感一般，而且在平滑的背面上容易有突兀的感覺，影響背面的整體美觀程度。藍寶石的指紋識別方案更多的是應(yīng)用在手機正面，藍寶石材質(zhì)的價格高，而且也耐磨，但是受制于穿透性差，所以藍寶石指紋識別的芯片價格也比較高，同時因為藍寶石玻璃比較脆，所以貼片的厚度也難以解決。

為了讓指紋識別有更好的效果，氧化鋯陶瓷和鋼化玻璃兩種是藍寶石貼片的代替品，鋼化玻璃存在著和藍寶石玻璃一樣的缺點，那就是厚度無法進一步變輕薄，同時沒有藍寶石玻璃的硬度，容易被灰塵磨花，節(jié)點常數(shù)和抗彎曲能力同樣較差，應(yīng)用面較窄。而另外一種新型材料就是氧化鋯陶瓷，氧化鋯陶瓷的介電常數(shù)是藍寶石的3倍，所以采用氧化鋯陶瓷蓋板的指紋識別模塊在識別的靈敏度和成功率上更加出色；同時由于韌性是藍寶石玻璃的3倍以上，在保證了足夠的抗摔強度下，厚度可以進一步壓縮；最重要的是氧化鋯陶瓷的成本僅僅是藍寶石玻璃的四分之一，可發(fā)展性更大。

中國專利201610018319 .6提供了一種陶瓷材料，所述陶瓷材料包含陶瓷層和涂覆在所述陶瓷層背面的覆蓋層，所述陶瓷層包含第一相和第二相，所述第一相包含氧化鋯和氧化釔，所述第二相包含氧化鋁本發(fā)明所述陶瓷材料，利用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，以氧化鋁為異質(zhì)增白劑，所述陶瓷材料兼具高硬度和高強度。

中國專利201620497237 .X一種氧化鋯陶瓷指紋識別蓋板，包括指紋識別蓋板本體，所述指紋識別蓋板的材質(zhì)為氧化鋯陶瓷；所述指紋識別蓋板的表面具有精研表面層；所述指紋識別蓋板的翹曲度為2‰～8‰，厚度為0 .1～1mm，抗彎強度為800～1200Mpa，介電常數(shù)為9 .4～11 .58。本發(fā)明 氧化鋯陶瓷指紋識別蓋板通過制漿、脫泡、流延、沖片、壓片、燒結(jié)、拋光工藝獲得，技術(shù)先進，產(chǎn)品致密性好、強度高、韌性好，品相高雅、成本低等優(yōu)點。同時氧化鋯陶瓷屬于非導(dǎo)電的材料，不會對信號產(chǎn)生任何屏蔽。

中國專利201610766768.9中國專利一種指紋識別模組陶瓷蓋板的制備方法，首先，將陶瓷粉坯料至于模具中，采用干壓法壓制成陶瓷坯體；其次，將所述陶瓷坯體進行燒結(jié)，得到陶瓷燒結(jié)體；最后，依次將所述陶瓷燒結(jié)體平磨、粗研、精研、拋光，最后得到陶瓷蓋板成品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，解決氧化鋯陶瓷貼片生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成品率低的問題，提供一種采用純度大于99.99%的納米高純二氧化鋯復(fù)合粉體通過離心霧化造粒，再經(jīng)過冷等靜壓成型成為陶瓷棒坯料，將坯料進行脫脂燒結(jié)的方法獲得二氧化鋯陶瓷棒，對陶瓷棒進行固定處理后用激光切割的方法獲得超薄高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的方法，本發(fā)明不僅工藝和設(shè)備簡單，成本低，投資少，收率高，能耗低，生產(chǎn)效率高，而且能夠獲得質(zhì)量穩(wěn)定、納米晶的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片，本發(fā)明過程無壞境污染，是一種新型的低成本、質(zhì)量穩(wěn)定的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的生產(chǎn)方法。

本發(fā)明提供了一種高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的生產(chǎn)方法，本發(fā)明可以獲得厚度為0.1~0.5mm的高強度指紋識別貼片；

優(yōu)選地，所述的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的厚度為0.1~0.3mm。

本發(fā)明提供了一種高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的生產(chǎn)方法，本發(fā)明制得的指紋識別貼片主元素純度大于99.99%，相對密度大于98%，晶粒尺寸小于500nm，抗彎強度大于1250MPa。

優(yōu)選地，所述的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的主元素純度大于99.999%。

優(yōu)選地，所述的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的相對密度大于99%。

優(yōu)選地，所述的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的晶粒尺寸小于300nm。

優(yōu)選地，所述的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的抗彎強度大于1400MPa。

本發(fā)明所述的高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的生產(chǎn)方法，具體生產(chǎn)步驟如下。

（1）將純度為99.99%~99.99999%，一次粒度為0.1~30nm的二氧化鋯復(fù)合粉體與粘結(jié)劑、分散劑在水溶液中攪拌混合均勻，復(fù)合粉體中，除了主元素二氧化鋯以外，還含有氧化鉿、氧化釔、氧化鈰、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈦、氧化硅、氧化鈷、氧化鐵、氧化鈧、氧化釩、氧化錳、氧化鎳、氧化銅、氧化鋅、氧化鈮、氧化鉬、氧化銦、氧化錫、氧化鋇、氧化鉭、氧化鎢、氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、氧化碲、氧化鋱、氧化銪、氧化鉺中的至少一種，除主元素二氧化鋯外，其他元素的摩爾含量為0.1~20%。

（2）將混合均勻的漿料通過離心霧化造粒，再將造粒粉放入冷等靜壓膠套中；。

（3）將裝好粉的膠套放入冷等靜壓機中進行壓制成型，成型壓力為300~800MPa，讓成型坯料的相對密度大于70%。

（4）將加工好的氧化鋯素坯在溫度200~800度下脫脂預(yù)燒結(jié)12~48小時。

（5）脫脂后將成型坯料用車床進行加工，并對表面進行拋光處理。

（6）將處理完畢的氧化鋯陶瓷在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)處理，處理溫度為900~1550度，燒結(jié)時間為1~24小時。

（7）將燒結(jié)的陶瓷棒進行膠粘處理，形成如圖1所示結(jié)構(gòu)。

（8）將粘接好的陶瓷棒料通過激光切割的方式切割為0.1~0.5mm的陶瓷貼片。

（9）對切割好的陶瓷貼片進行清洗、烘干。

（10）將切割完成的陶瓷貼片放入燒結(jié)爐中，溫度為200~400度，保溫2~8小時，保證膠水分解完全，獲得厚度為0.1~0.5mm的陶瓷貼片。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述的二氧化鋯復(fù)合粉體純度為99.99%~99.999%。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述的二氧化鋯復(fù)合粉體一次粒度為1~20nm。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述的粘結(jié)劑為PVA、PVC中的至少一種。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述的分散劑為正丁醇、乙二醇中的至少一種。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述的二氧化鋯復(fù)合粉體除了主元素二氧化鋯以外，還含有氧化鉿、氧化釔、氧化鈰、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈦、氧化硅、氧化鈷、氧化鐵中的至少一種。

優(yōu)選地，步驟（1）中，所述的二氧化鋯復(fù)合粉體除了主元素二氧化鋯以外，還含有氧化物的摩爾含量為0.1~20%。

優(yōu)選地，步驟（2）中，所述的膠套為黑橡膠、聚氨酯中的一種。

優(yōu)選地，步驟（3）中，所述的成型壓力為300~400MPa。

優(yōu)選地，步驟（4）中，所述的氧化鋯素坯在溫度400~600度下脫脂預(yù)燒結(jié)24~48小時。

優(yōu)選地，步驟（6）中，所述的處理溫度為1000~1350度，燒結(jié)時間為2~8小時。

優(yōu)選地，步驟（9）中，所述的清洗方法為超聲波清洗。

優(yōu)選地，步驟（9）中，所述的烘干方法為電阻爐烘干。

優(yōu)選地，步驟（10）中，所述的膠水分解溫度為300~400度，保溫2~4小時。

附圖說明

圖1為氧化鋯陶瓷棒激光切割粘接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

一種高純高強度氧化鋯陶瓷指紋識別貼片的生產(chǎn)方法，具體實施步驟如下。

（1）將純度為99.99%，粒度為10nm的二氧化鋯復(fù)合粉體與PVA、PEG2000在水溶液中攪拌混合均勻，復(fù)合粉體中，除了主元素二氧化鋯以外，還含有氧化釔、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈦，除主元素二氧化鋯外，其他元素的摩爾含量分別為3%，0.5%，0.5%，1%。

（2）將混合均勻的漿料通過離心霧化造粒，再將造粒粉放入冷等靜壓聚氨酯膠套中。

（3）將裝好粉的膠套放入冷等靜壓機中進行壓制成型，成型壓力為350MPa，成型坯料的相對密度為73.12%。

（4）將加工好的氧化鋯素坯在溫度420度下脫脂預(yù)燒結(jié)24小時。

（5）脫脂后將成型坯料用車床進行加工，并對表面進行拋光處理。

（6）將處理完畢的氧化鋯陶瓷在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)處理，處理溫度為1250度，燒結(jié)時間為4小時。

（7）將燒結(jié)的陶瓷棒進行膠粘處理，形成如圖1所示結(jié)構(gòu)，1為陶瓷棒，2為粘接劑，3為固定桿。

（8）將粘接好的陶瓷棒料通過激光切割的方式切割為0.1的陶瓷貼片。

（9）對切割好的陶瓷貼片進行超聲波清洗、電阻爐烘干。

（10）將切割完成的陶瓷貼片放入燒結(jié)爐中，溫度為300度，保溫2小時，保證膠水分解完全，獲得厚度為0.1mm的陶瓷貼片。

檢測指紋識別貼片主元素純度為99.9948%，相對密度為99.23%，平均晶粒尺寸277nm，抗彎強度為1437MPa。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。