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手机设计中铝合金材料的应用

作者
中国腐蚀与防护网
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2017-04-10
关键词
铝合金, 手机材料
领域
腐蚀领域
摘要
手机设计中铝合金材料的应用
正文
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。 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。 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。 更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org 责任编辑：邢云辉 《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事 投稿联系：编辑部 电话：010-62313558-806 邮箱：fsfhzy666@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

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