您的位置:首页 > 新闻中心 > 公司新闻

手机设计中铝合金材料的应用 时间 : 2017-04-13     编辑 :   点击数 : -

 以前大部分手机机身材质都是塑料,造价低、加工难度小,但是却显得廉价,而金属机身都是在少数旗舰机上才能见到的。不过随着行业的发展,上至旗舰机下到千元机,金属机身突然开始普及起来了!金属机身在各知名品牌厂家的机型中属铝合金应用最为普遍。那铝合金在手机的设计上又是以哪些设计形态出现的呢,让我们来做一些初步的介绍:

  第一类:外观件中框代表机型iphone 6/6S,iPhone 5S、HTC M8、vivo Xshot、Lumia 925等

  材质分类:

  按照合金材料的不同可以将铝合金分为1系到9系,每种系列中的具体型号命名一般都为四位数字,比如6061、7075等,iPhone 6S的机身材质就是采用的7系铝合金。7系铝合金以锌元素为主,也少量添加了镁、铜,铝合金硬度更接近钢材硬度——然而还是一磕一个坑啊!6系铝合金以镁和硅为主要合金元素,是目前应用最广泛的合金。

  结构设计方式:

  整体CNC+纳米注塑,外观装饰件CNC+点胶/贴背胶/锁螺丝,外观面CNC+内部铝合金压铸套啤+纳米注塑方式,锻压+CNC+纳米注塑方式,等等。

  工艺处理:阳极氧化

  优点:和不锈钢的低调相比,铝合金材料更容易加工出高档、美观、熠熠生辉的感觉。其次、铝合金材料非常轻,比重只有不锈钢的三分之一,也就是说同样体积的不锈钢手机,材料上差不多是铝合金的三倍重。这也是为什么iPhone5比iPhone4S轻了这么多的原因。第三、耐刮伤,铝合金材料在强度上算不上顶级,但表面硬度却达到蓝宝石级别,因此采用铝合金材料的手机有可能会有磕碰很近,但很少有划痕。第四、铝合金材料染色性强,正因为换用了铝合金,Iphone等手机才能拥有我们所谓的“土豪金”、“高端灰”等颜色。

  此外,铝合金材料和有耐高温、不留手印、抗静电、环保无毒等特点。

  缺点:成本高

  IPHONE 6掉漆门事件:部分iPhone6S手机使用一段时间后发生“掉漆”,表面随机出现剥落斑点,整体看上去“锈迹斑斑”,像爬满了小虫,完全看不到iPhone手机“高颜值”的特点,反而给人毛骨悚然的感觉。

手机设计中铝合金材料的应用

 

  主要原因分析:前期的iPhone6也曾使用牌号为6系列的铝合金作为手机外壳,该铝合金的主要合金元素是镁和硅,合金含量较低,阳极氧化成品率高,氧化膜致密附着力强,保护铝合金材料不受腐蚀,故没有上述“生锈”情况发生。但是6系列铝合金最大的缺点是强度低,因此出现手机很容易就被折弯、坐弯的情况,苹果公司不得不选用更高强度的7系列航空铝合金。

  iPhone6S使用的7系列航空铝合金是铝合金中室温强度最高,但也最容易发生腐蚀。该系列铝合金除铝以外还添加了锌、镁和铜元素。正是这些合金元素的加入产生各种强化相使强度大幅提高,可以达到普通低碳钢的2-3倍,彻底解决iPhone6容易弯曲问题;但是,也导致了该系列合金耐腐蚀性能差,容易发生应力腐蚀。

  为了提高耐腐蚀性,手机的铝合金外壳表面会做人工阳极氧化,使外观更美观,并提高表面硬度。阳极氧化膜的质量和附着力直接影响手机的外观质量和耐腐蚀性。7系列铝合金由于合金成分较高,这些合金元素在常规熔铸铝棒的过程中难以避免会分布不均匀,产生偏聚,也称宏观偏析。部分偏析会在后续均匀化处理和挤压铝排过程中得到部分改善,但是无法完全消除。偏析的存在意味着材料各部分成分分布不均匀,这种成分的不均匀会造成阳极氧化膜质量和附着力不同,导致氧化后易出现色差等外观缺陷,并且使用性能不稳定,部分位置氧化膜附着力不够易脱落。一旦失去了氧化膜的保护,再加上手汗、潮湿空气和高温天气的加速腐蚀,iPhone6S采用的7系列航空铝手机壳就会呈现出上述“掉漆”现象。

  7系列铝合金材料的偏析问题从铸造过程就开始产生,并一直存在于材料中难以根除,影响阳极氧化质量,最终导致iPhone6S“掉漆”严重,难以直视。因此,彻底解决该问题还应从源头出发,设法生产高均匀性、无偏析的高品质铝合金原料。

 

急速冷却工艺制备高品质铝合金原料:

(下图左-急速冷却7075铝合金显微组织,下图右铸造7075铝合金显微组织)

 

手机设计中铝合金材料的应用

 

  常规铸造工艺,由于金属凝固时冷却速度较慢(一般<102℃/s),合金元素易发生偏析并持续生长,严重影响了材料的均匀性;而采用急速冷却工艺冷却速度极快(可达104-106℃/s),液相金属具有很大的过冷度,促进了形核;金属在极短时间完成凝固,使晶粒形核后来不及长大;并抑制了铸造中常见的树枝晶和柱状晶,形成近似球状的等轴晶,消除了常规材料的各向异性;由于细密的晶粒组织,金属产生了细晶强化效果,大幅提高了合金的强度、硬度和塑性;急速冷却工艺中合金的凝固在惰性气体保护中完成,无氧化、夹杂,硬质相细小弥散分布,均一致密组织有利于阳极氧化膜质量和均匀性,提高耐腐蚀性能。

下图是急速冷却与常规铸造性能对比

手机设计中铝合金材料的应用

0

相关阅读