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2018年不锈钢手机中框或将爆发,王者登基面临四大问题 - 艾邦高分子

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  •   10190 · 2017-10-10 · 7345 次查看

    小米4与iPhone 4的问世可以说是手机金属中框发展的分界线,在之前,塑料由于轻盈且易加工等,占据很大的市场,厂商们将塑料玩的滚瓜烂熟,做出样式花繁的外壳。但无奈塑料即使再花样百出,依然抵挡不了它与生俱来的廉价感与触摸手感等缺陷。



    iPhone 4与小米4采用的都是不锈钢边框,当时惊艳了手机界,当时流传出的不锈钢加工艺术之旅的视频即使在现在来看,也颇为震撼。


    图 iPhone4不锈钢中框设计
     
    从那以后,苹果手机便开始在玩金属的路上一骑绝尘,iPhone5、6、7都采用全金属机身,而今年发布的8采用高强度铝中框,X则采用不锈钢中框。小米在今年发布的小米6又再次使用不锈钢中框。
    国产中除了小米,魅族也是早期大胆不锈钢金属作为手机中框的品牌,MX4之前一直采用不锈钢中框,而MX4则采用航空级铝镁合金。锤子手机也在去年提出“镜面不锈钢”,众多品牌在金属中框上展开一场争斗。华为钢铝复合做成镜面,也可谓是不锈钢的回归。又传OPPO将在下一款机型推出不锈钢,一时间,感觉不锈钢又要逐渐的卷土重来!
    那么如果将不锈钢应用到手机中框上有何难题需要考虑?主要有四个问题。

     
     1. 成本、良率与中框变形问题
    这里涉及到不锈钢中框的加工方式,纯CNC、CNC+锻压等,不论哪种工艺,都会产生变形问题,比如CNC加工中,刀具寿命短、金属毛刺难去除、中框应力释放导致尺寸变异,而锻压的话,如果硬度高则更易产生形变。目前业内针对变形问题也比较头疼。
    除了变形问题,对不锈钢加工而言,工艺也非常复杂,将一整块不锈钢,在CNC数控机床上掏空,最后只留下一体化成型的不锈钢边框。这期间要经历接近 30 种刀具和上百道对工艺要求极高的步骤,以魅族 MX3 的边框为例:
    毛坯→锻造→CNC 加工,切槽→嵌入天线组件,注塑密封→CNC 加工→滚动研磨(让边框更圆润,可称为抛光)→PVD 镀膜(更耐磨)→拉丝(更美观)→镭雕(让天线信号更灵敏)→成品。共要历经 110 道工序、36 个钟头的耗时。


     

    再拿小米6不锈钢中框为例,采用的是纳米注塑,塑料用的是PA4T,结合良率不是很高。不锈钢边框在经历了50道制程,272道加工工序后,才与四曲面玻璃完美结合。即使金属和塑料从材质上讲成本差异并不大,但加工成本却有天壤之别。
    在整个加工过程中,不锈钢的抛光难度是比较高,刀纹去除难度比铝合金大很多,只有抛的好,PVD后才能做出高亮效果。
    加工工艺一旦复杂,就会使得良率生产效率低下。毕竟一旦一道工序出现问题,就会影响整个生产。如果采用不锈钢金属材质无疑会影响产能爬坡。
     
    时至今日,我们对手机不锈钢中框的精度要求比从前更高,加工良率目前较低,对很多传统金属壳加工厂家来说,有一定的挑战性。
     2. 散热问题

    金属材料由于其原子核的束缚电子能力比较弱,所以一般都是脱离束缚的自由电子在金属内自由移动,可以传导热量,而塑料一般是有机物组成的,没有自由电子,因此导热性差。同样的温度,金属相比塑料会显得更加“发烧”。
    不锈钢虽然是金属,但相比于铝合金散热性却很差,铝的导热系数是204/W·(m·k),而不锈钢的导热系数只有14 /W·(m·k),所以铝合金传热性能比不锈钢好。304不锈钢和低合金钢比导热率也是明显要低的,这主要是由于304为奥氏体,面心立方,而低合金钢为体心立方,此外,一般来说,合金含量高也会导致导热率下降。
     
    一般来说,手机不锈钢中框热的烫手,会给人一种“铁板烧”的印象,还可能会影响其他部件发热,严重的话会导致线路过热产生短路,瞬间爆裂。
     3. 装饰颜色种类单一

    从小米6及iPhone X的发布可以看到有一个共通点,就是中框颜色种类较少,这主要是因为中框采用不锈钢材质的话不能进行阳极氧化,一般靠PVD镀膜上色,相比于铝合金上色困难。
    PVD镀膜目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色、浅金黄色、啡色、古铜色、灰色、黑色、灰黑色、七彩色、紫色、红色、绿色、蓝色等不少颜色,但最多的还是金色系,棕色系和黑色灰色系。
     
    目前常见的PVD装饰膜主要有几大色系:
    颜色种类
    简介
    IP玫瑰金(rose gold)
    又称粉色金(pink gold)、红色金(red gold),广泛用于首饰设计和加工。
    IP金
    用离子镀膜的方式,让靶材上的黄金沉积到要镀的工件之上,一般由仿金层和表面金层两层,表面金层的颜色与24K黄金一样。
    仿金系列
    不含黄金,一般成份是由TiN TiCN ZrN ZrCN等陶瓷化合物组成
    银色系列
    一般是铬的化合物,颜色深浅可以调整,可分冷色系列和暖色系列,冷色系列带蓝调,金属光感好,暖色系列带黄调,接近不锈钢本色。
    灰色系列
    一般成份是钛的化合物或铬的化合物,颜色深浅可以调整
    黑色系列
    一般是成份是金属的碳化物,颜色深浅可以调整
    蓝色系列
    有天空蓝,冰蓝色,海洋蓝,深蓝等
    紫色系列

     


    图 小米6金色边框
     4. 跌落碎屏问题

    不锈钢材质极硬,强度极高,较为适合搭配目前发展的非金属前后盖板。虽然不锈钢中框使得机身更加坚固,但如果手机跌落,由于玻璃和不锈钢是无缝连接,手机屏幕会承受未经缓冲的冲击力。这就涉及到一个力学设计问题,如果你的机身边角不够圆润,那么一旦你失手跌落,碎屏的几率将会更高。




     

    硬度更低的铝合金可以稍微缓解这个问题,但不抗撞击,机身会产生磕磕巴巴的痕迹,会很大程度影响美观。
     
    艾邦小结: 总的来说,不锈钢材料其自身PVD刚性就硬,而且重量重,加大手机的重量。因为是PVD电镀,所以在颜色上选择性也小。不锈钢的散热性差,一旦发热会传导给其他的零部件上,其电路也会受一定的影响。目前市场使用的不锈钢型号一般为奥氏体316或奥氏体340。
     
    一般从原材料加工到中框成品要一百多道工序,比如要先锻压→CNC→超声波清洗→喷砂→拉丝→粗扫→精扫(抛光)。进炉抽真空,还要进行选靶且超声波清洗再镀膜等等十几道工序。目前不锈钢产品良率低且成本高。
    个人觉得除非有新的加工技术出现,否则市场出现大量不锈钢中框的可能性不大。比如MIM技术进步,粉末注塑成粗坯,可以减少CNC加工工时;据称,目前MIM行业龙头都在研发中,包括华晶、华研、富驰、安费诺、昶联、艾利门特、依诺威、好利时等,近期关于MIM工艺制备不锈钢中框的消息汇总


    演讲预告:MIM在不锈钢中框中的成本优势(昆山10月27日见),同时演讲的还有来自长盈《3D玻璃与不锈钢中框设计要点》,以及伟扬精机《CNC加工不锈钢金属中框工艺》等,点击此处查看
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    素材来源于知乎网作者:笔戈科技、评论处留言、艾邦手机微信群及艾邦高分子论坛,某知名终端、广西北海硕华等企业指导,艾邦高分子井帅帅编辑整理。


    第六届手机金属与3D玻璃外壳技术应用论坛
    (10月27日·昆山 皇冠会展国际酒店 前进西路1277号)

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    规模:600人
    议程安排:

    议题
    嘉宾
    1.未来几年手机设计趋势探讨
    著名工业设计大咖 袁炫华
    2.关于全面屏—CNC厂商的整体解决方案
    久久精工
    茶歇
    3.手机纳米注塑材料发展趋势
    DSM  段伟伟
    4.3D玻璃尺寸公差测量解决方案
    海克斯康  孙晓涛  运营副总监
    午休
    5.如何利用薄膜纹理技术提升3D曲面的附加值
    东莞别惹蚂蚁
    6.手机3D玻璃镀膜
    三海科技 战永刚
    7. CNC加工不锈钢金属中框工艺
    伟扬精机
    8. 3D玻璃与不锈钢中框设计要点
    长盈精密 梁世杰
    茶歇
    9. MIM在不锈钢中框中的成本优势
    星特烁科技 骆接文
    10. 3D玻璃工艺工艺优化与良率思考
    哥瑞光学 林虎 董事长
    11. 3D玻璃的工艺、尺寸、强度以及五曲玻璃
    昱鑫光电 总经理 张锦璋
    报名方式:
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