鋁合金材料在3C電子產(chǎn)品中的應用

韓軍乾 李延義

摘要：比較了3C電子工業(yè)產(chǎn)品盒、柜、臺、框兩種主要結(jié)構(gòu)形式金屬板結(jié)構(gòu)和鋁型材結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，闡述了我國采用鋁型材結(jié)構(gòu)的發(fā)展階段;結(jié)合我們的產(chǎn)品，指出了鋁型材結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。同時介紹了結(jié)構(gòu)用鋁型材材料的選擇、技術(shù)要求與研究。

關(guān)鍵詞：3C;發(fā)展;應用

一、3C電子工業(yè)產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)形式

目前，國內(nèi)外3C電子工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式主要為扳金結(jié)構(gòu)和鋁型材結(jié)構(gòu)兩種。采用扳金件作為電子設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)件，外形不美觀、結(jié)構(gòu)復雜、加工困難、組裝不方便、加工周期長，產(chǎn)品也不容易形成系列。因此，鋁合金型材作為電子設(shè)備箱、柜、臺、架的主要結(jié)構(gòu)件應運而生。其具有造型美觀、結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、組裝靈活等特點。并且因其陽極氧化性能優(yōu)異（色澤華麗）、導電性能好（有利于高密度芯片散熱）、密度低、容易加工等特點，被廣泛應用在智能手機、筆記本電腦、智能手表、智能手環(huán)等電子產(chǎn)品中。

二、鋁型材結(jié)構(gòu)的發(fā)展階段

鋁合金型材自20世紀60年代初應用于3C電子工業(yè)產(chǎn)品以來，經(jīng)過60年代中期、70年代末和80年代中期三個發(fā)展階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計水平有了很大提高。特別是近年來，隨著鋁合金型材加工行業(yè)的發(fā)展，鋁熱擠壓加工設(shè)備的更新，新合金材料的采用，熱擠壓加工技術(shù)和熱處理工藝的進步，為電子工業(yè)用高等級3C鋁合金型材的設(shè)計和加工創(chuàng)造了有利條件。

近年來，大量國外先進電子設(shè)備涌入中國，推動了我國3C電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其中6063?鋁合金通常被用于中超薄型或尺寸較小的筆記本的外殼。而且，銀白色的鋁鎂合金外殼可使產(chǎn)品更豪華、美觀，而且易于上色，可以通過表面處理工藝變成個性化的粉藍色和粉紅色，為筆記本電腦增色不少，這是工程塑料以及碳纖維所無法比擬的。因而，目前大部分廠商的筆記本電腦產(chǎn)品均采用了鋁鎂合金外殼技術(shù)。缺點：鋁鎂合金并不是很堅固耐磨，成本較高，比較昂貴，而且成型比ABS困難（需要用沖壓或者壓鑄工藝），所以筆記本電腦一般只把鋁鎂合金使用在頂蓋上，很少有機型采用鋁鎂合金來制造整個機殼。

三、3C電子工業(yè)產(chǎn)品應用

鋁合金3C電子產(chǎn)品的迅速應用，根本原因在于鋁合金綜合性能優(yōu)異。首先，金屬質(zhì)感非常強烈，和不銹鋼的沉悶相比，鋁合金材料更容易加工出高檔、美觀、熠熠生輝的感覺。其次，鋁合金材料非常輕，比重約為不銹鋼的三分之一。也就是說同樣體積的不銹鋼手機，材料重量差不多是鋁合金的三倍重。此外，鋁合金材料染色性強，正因為換用了鋁合金，市場上涌現(xiàn)所謂的“土豪金”、“高端灰”、“玫瑰金”、“亮黑”等顏色。同時，鋁合金材料還有耐高溫、不留手印、抗靜電、環(huán)保無毒等眾多優(yōu)點。隨著iphone5?的全金屬機身推出后，全金屬機身手機就開始在市面上普及，現(xiàn)在應用較廣泛的手機外殼金屬材料當屬鋁合金。鋁合金是工業(yè)應用最廣泛的有色金屬材料，通過在鋁基體中逐漸加入一定量的硅、鎂等元素，形成系列鋁合金。鋁合金保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點，同時提高了強度。鋁合金抗拉強度值分別可達?200～600?Mpa，其“比強度”（強度與比重的比值σb/ρ）勝過很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，應用于手機中比較典型的材質(zhì)為?6063、6061、6013、7075。在華為、OPPO、vivo、小米、聯(lián)想等公司得到廣泛應用。

同時，根據(jù)對智能手機、平板電腦、移動電源和電視四大終端產(chǎn)品的調(diào)查，隨著二次或三次購買成為主流，終端消費者不僅對消費電子產(chǎn)品的功能要求越來越高，而且對個性的需求也越來越高，產(chǎn)品外觀質(zhì)感和口感簡單、輕便、精致、美觀、耐用、環(huán)保已成為消費電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在提高產(chǎn)品“外觀價值”方面，鋁合金具有堅固耐用、著色方便、散熱效果好、綜合成本低等優(yōu)點。因此，它在消費電子領(lǐng)域得到了越來越多的應用。

四、設(shè)計原則

1.材料的選擇

?目前，電子設(shè)備用鋁型材大多采用6XXX和7XXX鑄造鋁合金。這兩種合金（尤其是6XXX合金）具有良好的熱擠壓性能，并且易于矯直和成形。在熱擠壓過程中，很容易保證型材的幾何形狀和尺寸精度。它們可以通過熱處理得到強化。經(jīng)風（水）冷淬火和人工時效后，力學性能完全滿足使用要求，兩種合金（尤其是6XXX合金）具有良好的表面處理性能和優(yōu)異的氧化著色效果。

2.主要技術(shù)要求

通常，電子設(shè)備用鋁型材對尺寸精度、形狀、彎曲和扭轉(zhuǎn)有較高的要求。但國家尚未制定電子工業(yè)用3C鋁型材專用技術(shù)標準，一般以國家標準GBN222和GB6892為依據(jù)。

3.材料的研究

（1）確定最佳的模具結(jié)構(gòu)、模具工作帶長度等內(nèi)容，研究不同模具結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品尺寸和組織的影響。實現(xiàn)產(chǎn)品整個截面上流速均勻性與減小粗晶環(huán)深度的控制;

（2）研究均熱后冷卻、鑄錠加熱速率、淬火工藝與冷卻方式及各種不同的時效制度對產(chǎn)品組織、性能、表面氧化質(zhì)量的影響，確保最優(yōu)方案;

（3）研究主合金元素、微量元素及雜質(zhì)元素含量對合金組織、性能的影響。優(yōu)化合金成分范圍，在確保產(chǎn)品滿足機械性能的指標前提下，確保氧化后的表面質(zhì)量。

參考文獻

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