鋁合金材料在3C電子產品中的應用

韓軍乾 李延義

摘要：比較了3C電子工業產品盒、柜、臺、框兩種主要結構形式金屬板結構和鋁型材結構的優缺點，闡述了我國采用鋁型材結構的發展階段;結合我們的產品，指出了鋁型材結構的優點。同時介紹了結構用鋁型材材料的選擇、技術要求與研究。

關鍵詞：3C;發展;應用

一、3C電子工業產品的主要結構形式

目前，國內外3C電子工業產品的結構形式主要為扳金結構和鋁型材結構兩種。采用扳金件作為電子設備的主要結構件，外形不美觀、結構復雜、加工困難、組裝不方便、加工周期長，產品也不容易形成系列。因此，鋁合金型材作為電子設備箱、柜、臺、架的主要結構件應運而生。其具有造型美觀、結構簡單、加工方便、組裝靈活等特點。并且因其陽極氧化性能優異（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、智能手環等電子產品中。

二、鋁型材結構的發展階段

鋁合金型材自20世紀60年代初應用于3C電子工業產品以來，經過60年代中期、70年代末和80年代中期三個發展階段，結構設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的發展，鋁熱擠壓加工設備的更新，新合金材料的采用，熱擠壓加工技術和熱處理工藝的進步，為電子工業用高等級3C鋁合金型材的設計和加工創造了有利條件。

近年來，大量國外先進電子設備涌入中國，推動了我國3C電子產業的發展。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品均采用了鋁鎂合金外殼技術。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電子工業產品應用

鋁合金3C電子產品的迅速應用，根本原因在于鋁合金綜合性能優異。首先，金屬質感非常強烈，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、環保無毒等眾多優點。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。鋁合金保持純鋁質輕等優點，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，成為理想的結構材料，應用于手機中比較典型的材質為?6063、6061、6013、7075。在華為、OPPO、vivo、小米、聯想等公司得到廣泛應用。

同時，根據對智能手機、平板電腦、移動電源和電視四大終端產品的調查，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品的功能要求越來越高，而且對個性的需求也越來越高，產品外觀質感和口感簡單、輕便、精致、美觀、耐用、環保已成為消費電子產品的發展趨勢。調查發現，在提高產品“外觀價值”方面，鋁合金具有堅固耐用、著色方便、散熱效果好、綜合成本低等優點。因此，它在消費電子領域得到了越來越多的應用。

四、設計原則

1.材料的選擇

?目前，電子設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異的氧化著色效果。

2.主要技術要求

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

3.材料的研究

（1）確定最佳的模具結構、模具工作帶長度等內容，研究不同模具結構對產品尺寸和組織的影響。實現產品整個截面上流速均勻性與減小粗晶環深度的控制;

（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品組織、性能、表面氧化質量的影響，確保最優方案;

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

參考文獻

[1]王靖喜高檔鏡面鋁型材的加工工藝與發展趨勢技術與市場2016年07期

[2]王悅李學良于化龍王妍琴大尺寸封閉截面鋁型材的拉彎成形工藝中國高新科技2020年20期

[3]王小龍孫鳳利工業鋁型材擠壓加工質量控制及工藝改進中國金屬通報2021年01期