鋁合金手機外殼加工工藝

1、鋁合金手機外殼加工工藝鋁合金外殼發(fā)展史一目 錄鋁合金陽極氧化工藝四核心工藝簡介三鋁合金外殼制造工藝二一、鋁合金外殼發(fā)展史20162002200720122015Iphone第一代：首次采用鋁合金做后蓋的手機Iphone6S：首次采用7系鋁合金陽極氧化Iphone5：首次采用鋁合金一體成型陽極工藝Iphone7：首次采用亮面深色陽極氧化工藝Ipod第二代：采用鋁合金做外殼二、鋁合金外殼制造工藝原材料DDG粗銑內(nèi)腔E/T處理銑天線槽精銑弧面精銑側(cè)邊拋光納米注塑噴砂一次陽極高光處理精銑內(nèi)腔銑導(dǎo)電位二次陽極組立熱熔螺母二、鋁合金外殼制造工藝 -iPhone6iPhone是如何被制造出來的？二、鋁合金外

2、殼制造工藝 -iPhone6二、鋁合金外殼制造工藝CNC1-正面CNC2-背面CNC4-正面內(nèi)腔&打磨E處理&注塑CNC6-USB孔高光CNC2.5-耳機孔雙面研磨CNC6.5-攝像頭孔CNC3外形落料CNC0粗銑CNC3.5耳機孔CNC5-外形及卡托孔&噴砂CNC7-小A面高光&陽極-一加5二、鋁合金外殼制造工藝 -第1步：鋁擠將柱形鋁材進(jìn)行切割并擠壓，這個過程被稱之為鋁擠，會讓鋁材擠壓之后成為規(guī)整鋁板方便加工，同時更加致密、堅硬，這個步驟需要注意材料硬度，材料含其他金屬成分 二、鋁合金外殼制造工藝CNC第1夾位，使用CNC機床（高速鉆攻中心），經(jīng)過DDG環(huán)節(jié)

3、將鋁板精準(zhǔn)地銑成規(guī)整三維體積，以方便之后的CNC精加工。-第2步：DDG二、鋁合金外殼制造工藝CNC第2夾位，為方便CNC加工，使用墻內(nèi)夾具夾住金屬機身。粗銑內(nèi)腔，把內(nèi)腔、以及與夾具結(jié)合的定位柱加工好，這對之后的加工環(huán)節(jié)至關(guān)重要。 -第3步：粗銑內(nèi)腔二、鋁合金外殼制造工藝CNC第3夾位，金屬鋁可以屏蔽(削弱)手機射頻信號，所以必須經(jīng)過開槽的方法，讓信號可以有出入的路徑。所以，銑天線槽是最重要、最難的一步，天線槽必須銑得均勻，并且保持必要的鏈接點以保證金屬殼的強度和整體感。 -第4步：銑天線槽二、鋁合金外殼制造工藝經(jīng)過銑天線槽之后，就要使用“T處理”把鋁材處理成可以與工程塑料相結(jié)合的表面。需要將

4、金屬機身置于特殊的T液等化學(xué)藥劑中，使鋁材表面形成納米級孔洞，為下一步的納米注塑做準(zhǔn)備。 -第5步：E處理/T處理二、鋁合金外殼制造工藝注塑”環(huán)節(jié)因為有了之前T處理過的金屬機身，從而可以讓NMT納米注塑工藝得以實現(xiàn)。NMT納米注塑是將高溫高壓狀態(tài)下的特殊塑料擠入經(jīng)過T處理的金屬材料上，讓塑料與金屬表層的納米級細(xì)小孔洞緊密結(jié)合，從而達(dá)到緊固天線的目的。納米注塑材料是：PPS和PBT，納米注塑需要注意：模具和鋁合金都需要加熱到150度再注塑，做模具的時候需要注意放鋁合金的縮水率千分之二點五，注塑完要加熱回火140度一小時-第6步：NMT納米注塑二、鋁合金外殼制造工藝CNC第4夾位，對于全金屬手機而

5、言，除了信號天線難以處理之外，還有就是金屬機身的3D塑形，這恰好也是最費時的一道工序。 -第7步：精銑弧面二、鋁合金外殼制造工藝CNC第5夾位，金屬機身的3D弧面被CNC銑出來了，但是在邊緣還保留一圈冗余，這時就需要精銑側(cè)邊，然后就能看到金屬外殼的雛形了。-第8步：精銑側(cè)邊二、鋁合金外殼制造工藝之前使用頂級高速精密CNC機床，但也只能達(dá)到A1A2級光潔度，要想達(dá)到后續(xù)加工需求，需要將其拋光至A0級光潔度，可呈鏡面效果。-第9步：拋光二、鋁合金外殼制造工藝然而全金屬手機并不是全光面的效果，而是呈現(xiàn)磨砂表面。這就需要通過“噴砂”工藝，將金屬表面處理成磨砂效果。-第10步：噴砂二、鋁合金外殼制造工藝

6、鋁鋁合金較為穩(wěn)定，為了不被汗液等外界因素所干擾，就必須要對其進(jìn)行陽極處理。同時這也是為手機上色的過程，通過陽極氧化讓鋁本色變?yōu)榻鹕?。為鋁合金進(jìn)行染色的過程中是非常難以控制的，控制不好就會出現(xiàn)色差、斑點等，這也會降低良品率。-第11步：一次陽極二、鋁合金外殼制造工藝極富光澤的切邊設(shè)計，需要使用最高等級的超高速CNC機床對邊角進(jìn)行切削，這個過程也被稱為鉆切或高光處理。 -第12步：高光二、鋁合金外殼制造工藝鋁經(jīng)過多步的加工后，金屬外殼已初見端倪，這時就要將用于夾具鎖止的定位柱等多余料件去除，讓金屬外殼內(nèi)完全整潔。-第13步：精銑內(nèi)腔二、鋁合金外殼制造工藝已經(jīng)被CNC處理好的外殼還需要第二次陽極處理

7、，使表面被氧化，形成致密、堅硬的氧化膜，讓其更加耐磨且不易沾污。 -第14步：二次陽極二、鋁合金外殼制造工藝經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金外殼導(dǎo)電效果會變差，所以就需要將局部陽極氧化膜去掉，露出金屬以獲得良好的接地效果，也就還需要再經(jīng)歷一次銑導(dǎo)電位的CNC處理。-第15步：銑導(dǎo)電位三、核心工藝簡介 -納米注塑將鋁件浸泡在堿液中，進(jìn)行脫脂。將鋁件浸泡在酸液中，進(jìn)行中和。將鋁件浸泡在E1中，使其表面形成細(xì)微的納米孔。將鋁件浸泡在E2中，使其表面納米孔具有固有特性。注塑樹脂通過注塑滲入處理后形成的納米孔，金塑緊密結(jié)合。堿蝕中和E1E2烘干將鋁件放入純水清洗干凈后，進(jìn)行干燥處理。三、核心工藝簡介拋光是指利用機

8、械、化學(xué)或者電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。是利用拋光工具和磨料顆粒或者其他拋光介質(zhì)對工件表面進(jìn)行的修飾加工。-拋光三、核心工藝簡介拋光的類型拋光的種類包括機械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、超聲波拋光、流體拋光、磁研磨拋光。常規(guī)的拋光工藝是機械拋光和化學(xué)拋光。-拋光三、核心工藝簡介手機全金屬外殼最終要的并不是全光面的效果，而是呈現(xiàn)出磨砂一樣的表面。這就需要對經(jīng)過拋光的表面進(jìn)行“噴砂”處理，將其呈現(xiàn)出磨砂效果。-噴砂三、核心工藝簡介噴砂需要注意：1.清洗表面需要清洗干凈，清洗流程是先用酸進(jìn)行除油，硫酸可以清除部品表面油污，需要注意不能用硝酸，硝酸會導(dǎo)致PPS塑膠發(fā)

9、黃，酸洗后，再用堿中和。2.清洗完檢查，清洗好需要仔細(xì)檢查底殼問題，需要注意的問題打磨痕、腐蝕紋、劃傷、應(yīng)力痕、塑膠發(fā)黃、打磨塌邊、水印等3. 噴砂是通過高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過程。所用的噴砂粗糙度一般為80# -320#，數(shù)值越大，沙粒越小，噴砂需要注意噴砂壓力，噴砂壓力越大，噴出來效果就越粗，A23噴砂參數(shù)是180#的砂,噴砂壓力是2.2KG .4.自動噴砂機有多少個噴槍，能不能噴到側(cè)面，A23現(xiàn)在的氧化廠自動噴砂機有16把槍，噴不到側(cè)面，現(xiàn)在解決方案是噴兩次，正反各噴一次，還可以通過做治具解決，或者手噴側(cè)面，機器在噴一次。-噴砂四、鋁合金陽極氧化工藝四、鋁合金陽極氧化工藝

10、表調(diào)表調(diào)脫脂表調(diào)中和染色封孔除灰表調(diào)除鎳烘干強除上掛脫脂中和中和堿蝕中和預(yù)封孔氧化化拋表調(diào)下掛-流程四、鋁合金陽極氧化工藝1#2#3#4#5#6#7#8#9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 17# 18# 19# 20#21#22# 23# 24# 25# 26# 27# 28# 29# 30# 31# 32# 33# 34# 35# 36# 37# 38# 39# 40# 41# 42# 43# 44# 45# 46# 47# 48# 49# 50#上料交換車超聲波脫脂1超聲波脫脂2雙頂噴水洗雙頂噴水洗剝黑膜雙頂噴水洗雙頂噴水洗堿蝕1雙頂噴水洗堿蝕2雙頂噴水洗雙頂噴

11、水洗超聲波剝黑膜雙頂噴水洗雙頂噴水洗超聲波剝黑膜雙頂噴水洗雙頂噴水洗強力吹風(fēng)預(yù)浸熱水洗化學(xué)拋光A熱水洗化學(xué)拋光B熱水洗雙頂噴水洗雙頂噴水洗預(yù)封孔雙頂噴水洗雙頂噴水洗超聲波剝黑膜雙頂噴水洗雙頂噴水洗超聲波水洗陽極氧化1陽極氧化2陽極氧化3陽極氧化4陽極氧化5陽極氧化6陽極氧化7陽極氧化8雙頂噴水洗雙頂噴水洗超聲波表調(diào)1超聲波水洗超聲波表調(diào)2頂噴中轉(zhuǎn)水洗過道 過道 過道下料交換車烘干5烘干4烘干3烘干2烘干1熱水洗超聲波熱水洗雙頂噴水洗超聲波脫脂雙頂噴水洗雙頂噴水洗除鎳雙頂噴水洗雙頂噴水洗除灰雙頂噴水洗頂噴封孔6頂噴封孔5頂噴封孔4頂噴封孔3頂噴封孔2頂噴封孔1純水洗純水洗染色6純水洗染色5純水洗

12、染色4純水洗染色3純水洗染色2純水洗染色1高位純水洗超聲波水洗超聲波表調(diào)5超聲波水洗超聲波表調(diào)4雙頂噴水洗超聲波剝黑膜雙頂噴水洗雙頂噴水洗脫脂雙頂噴水洗超聲波水洗超聲波表調(diào)3頂噴中轉(zhuǎn)水洗101 100 99# 98# 97# 96# 95# 94# 93# 92# 91# 90# 89# 88# 87# 86# 85# 84# 83# 82# 81# 80# 79# 78# 77# 76# 75# 74# 73# 72# 71# 70# 69# 68# 67# 66# 65# 64# 63# 62# 61# 60# 59# 58# 57# 56# 55# 54# 53# 52# 51#-機臺強

13、大的前處理，適用于噴砂、拉絲、精拋等多種來料的清洗前處理作業(yè)強大的后處理，提供強有力的信賴性測試，改善深色陽極后臟污強大的染色后處理，采用3+2表調(diào)，有效改善吐酸、白點、異色四、鋁合金陽極氧化工藝 1.1.脫脂的目的脫脂的目的:清除鋁表面的油脂和灰塵等污染物，使堿洗比較均勻，以提高陽極氧化膜的質(zhì)量，鋁材脫脂可分為三種類型，即酸性脫脂、堿性脫脂和有機溶劑脫脂，堿洗脫脂是傳統(tǒng)工藝。 -脫脂四、鋁合金陽極氧化工藝 2.2.堿性脫脂的作用原理：堿性脫脂的作用原理：是堿和油脂發(fā)生皂化反應(yīng)，生產(chǎn)可溶性的肥皂，用皂化反應(yīng)來消除油脂與鋁材表面的結(jié)合，從而達(dá)到脫脂的目的。皂化反應(yīng)是油脂（主要是硬脂類）與堿性物質(zhì)

14、（如氫氧化鈉）一起加熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)肥皂和甘油，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下： (C17H35COO)3C3H5+3NaOH 加熱 3C17H15COONa+C3H5(OH)3 硬脂酸酯 堿 肥皂 甘油 -脫脂四、鋁合金陽極氧化工藝 2.2.堿蝕原理：堿蝕原理：鋁表面都有一層自然氧化膜（約0.01 0.05m ）,因此，堿蝕過程首先是自然氧化膜的溶解，即自然氧化膜與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，并伴隨有氫氣，水解和脫水反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下： 第一個反應(yīng)： Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+H2O 第二個反應(yīng)： 2Al+2NaOH+H2O = 2NaAlO2+ 3H2 第三個反應(yīng)：

15、2NaAlO2+4H2O = 2Al(OH)3 +2NaOH 第四個反應(yīng)： 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O-堿蝕四、鋁合金陽極氧化工藝 1.1.化學(xué)拋光：化學(xué)拋光：是將鋁制品浸在一定成分的化學(xué)拋光液內(nèi)，在一定溫度下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過一定的時間得到光亮而平滑的鋁表面； 2.2.化學(xué)拋光基本原理：化學(xué)拋光基本原理：在較高溫度，粘度的溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋁件表面逐漸平整，達(dá)到光亮平滑的表面；-化拋四、鋁合金陽極氧化工藝 3.3.化學(xué)拋光的分類：化學(xué)拋光的分類：以磷酸為基的拋光液應(yīng)用最廣泛，可分為磷酸-硫酸（無黃煙化學(xué)拋光）系、磷酸-硫酸-硝酸（三酸拋光）系、磷酸-乙酸-硝酸等體系。由磷酸-

16、硫酸基礎(chǔ)液中添加復(fù)合添加劑所構(gòu)成的無煙化學(xué)拋光劑，基本含有腐蝕劑、緩蝕劑、表面活性劑、光亮劑等組分。這些成分整體起到了對鋁材光亮整平的增光作用，其中含硫的有機物部分起到吸附、加速黏性液膜形成、改善鋁表面性能的作用、加快氣體從表面脫附、減少麻點和抑制酸霧的作用。由于磷酸-硫酸基礎(chǔ)液的浸蝕能力較強，在實際生產(chǎn)中控制磷酸-硫酸的質(zhì)量比顯得尤為重要; ;-化拋四、鋁合金陽極氧化工藝 1.1.剝黑膜的定義：剝黑膜的定義：剝黑膜叫除灰或中和。鋁材經(jīng)過堿洗化拋后，表面往往會附著一層灰褐色或灰黑色的掛灰，掛灰的具體成分因鋁合金材質(zhì)不同而異，主要由不溶于堿洗槽液的銅、鐵、硅等金屬間化合物及其堿洗產(chǎn)物組成；-中和

17、四、鋁合金陽極氧化工藝 2.2.剝黑膜的目的：剝黑膜的目的：就是要除凈這層不溶在堿液的掛灰，以防止后道陽極氧化槽的污染，使陽極氧化后獲得外表干凈的陽極氧化膜。在工業(yè)大生產(chǎn)中，通常采用酸性溶液將掛灰溶解除去。傳統(tǒng)的除灰工藝是采用一定濃度的硝酸溶液作為除灰槽液，因為硝酸是具有強氧化性的強酸，其溶液的溶解能力很強，幾乎能夠除去堿洗后殘留在鋁材表面上的各種掛灰，又不會損傷鋁基體。-中和四、鋁合金陽極氧化工藝1.1.陽極氧化的定義陽極氧化的定義： 將鋁及鋁合金制品置于硫酸、磷酸等電解液中作為陽極，在特定條件和電流作用下，進(jìn)行電解，陽極的鋁或其合金氧化，表面上形成氧化鋁膜的這個過程稱為電解氧化，就是陽極氧

18、化。- - - . - - - - -. - - - - -.- - - . .- - - - .- - - - - .- - - - -. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - .-. - .- - -. .- -.- - -. - - .- -.- - -.+- - - - - - - - - - - - - - -氧化膜產(chǎn)生的氧氣鋁陽極陰極釋放的氫氣鋁陽極氧化示意圖-氧化四、鋁合金陽極氧化工藝 1. 利用電化學(xué)原理,將鋁合金制件在硫酸、鉻酸、磷酸、草酸等電解液中，作陽極進(jìn)行電解處理。由水的電解產(chǎn)生初生態(tài)的氧具有很強的氧化能力，它與陽極鋁作

19、用生成氧化物Al2O3 。 總反應(yīng)式： 2Al+ 3H2O 通電 Al2O3 + 3H2 +1669J （熱能） 2. 現(xiàn)在，鋁的陽極氧化反應(yīng)可以這樣來表示 反應(yīng)式 ： Al - 3e Al 3+ （鋁/氧化膜界面） H2O O2-+2H+ （溶液/氧化膜界面） 3O2-+2Al 3+ Al2O3 +1669J （膜內(nèi)靠近鋁基體處） （熱能） -氧化四、鋁合金陽極氧化工藝A.區(qū)膜層生長B.區(qū)陰擋層形成C.區(qū)膜層穩(wěn)定生成,直到溶解與生 長速率達(dá)到平衡時間/s203040504826101260ABC電壓電壓/ /V VABC鋁基件阻擋層多孔層鋁陽極鋁陽極氧化膜生成氧化膜生成過過程示意程示意圖圖A

20、l2O310陽極氧化過程電壓時間特性曲線1.A 區(qū)外加電壓越高，阻擋層也越厚，它的硬度比緊接著要形成的多孔層硬；2.B區(qū)電壓一般下降10% 15%。由于電解液對氧化膜的溶解，它的電阻就減小，陽極電位也隨之下降，大約經(jīng)過20S后，電壓降到一定數(shù)值就停止了；3.C區(qū)阻擋層生長速度與溶解速度達(dá)到平衡，阻擋層的厚度保持不變，但向鋁基體推進(jìn)；-氧化四、鋁合金陽極氧化工藝v(1)耐蝕性；v(2)硬度和耐磨性；v(3)裝飾性；v(4)有機涂層和電鍍層附著性；v(5)電絕緣性；v(6)透明性；v(7)功能性；陽極氧化膜-氧化四、鋁合金陽極氧化工藝 AlAl2 2O O3 3膜生成后膜生成后, ,并并不宜不宜立

21、刻染色立刻染色, ,因因為為AlAl2 2O O3 3為為無機無機物物質(zhì)質(zhì), ,而染料而染料為有機為有機物物質(zhì)質(zhì), ,兩者兩者之間之間不易不易結(jié)結(jié)合合. .所以所以必必須與須與染色染色前在工件表面覆前在工件表面覆蓋蓋一一層層兼具兼具無無/ /有有機物質(zhì)機物質(zhì)化化性的即性的即“界面活性界面活性劑劑”,”,使氧化膜孔隙率增加，提高吸使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力，附力，以利以利于于AlAl2 2O O3 3 膜與膜與染料染料的結(jié)的結(jié)合合. .染 色 前 處 理 劑 原 理氧 化 膜 層表 面 活 性 劑-氧化四、鋁合金陽極氧化工藝43 1.1.染色一般分為有機染料染色和無機染料染色兩種，染色一般分

22、為有機染料染色和無機染料染色兩種，這是兩種截然不同的染色方法；我們常用的為有機染料。這是兩種截然不同的染色方法；我們常用的為有機染料。有機染料的染色基于物質(zhì)的吸附理論。吸附又分為物理有機染料的染色基于物質(zhì)的吸附理論。吸附又分為物理吸附和化學(xué)吸附，它們具有各自的特點。分子或離子以吸附和化學(xué)吸附，它們具有各自的特點。分子或離子以靜電力方式的吸附為物理吸附；以化學(xué)力方式吸附叫化靜電力方式的吸附為物理吸附；以化學(xué)力方式吸附叫化學(xué)吸附；學(xué)吸附； 2. 2.染色的目的：在于提高產(chǎn)品的裝飾性和耐蝕性染色的目的：在于提高產(chǎn)品的裝飾性和耐蝕性，同時給同時給鋁制品表面以各種功能特性；鋁制品表面以各種功能特性；-染

23、色四、鋁合金陽極氧化工藝對 稱（ 黑 ）非 對 稱（ 綠 ） 將將染料分子填充至染料分子填充至AlAl2 2O O3 3孔隙的孔隙的過過程程, ,染料大致上染料大致上可分可分為為有有機與無機兩種機與無機兩種, ,一般一般陽極陽極用染料用染料為為有有機機性性, ,例例如：如：煤碳煤碳綠綠所所需需的的804804，706706兩種兩種染料染料, ,結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如下如下: :-染色四、鋁合金陽極氧化工藝染色過程: 第一階段：溶液中遷移 第二階段：膜外表面吸附 第三階段：孔內(nèi)擴(kuò)散染料染色原理圖氧化膜層染料染色原理圖-染色四、鋁合金陽極氧化工藝浸蝕酸污染水洗混入不純物鋁材質(zhì)脫 脂材質(zhì)選擇適否素材腐蝕自然氧化

24、膜生成 材質(zhì)不均一除粉垢不足浴老化處理條件不適浴老化光澤 不均處理條件不適時間化學(xué)研磨浴組成不良濃度溫度堿性（燒焦）處理條件不適高溫不純物侵入電解后長時間放置溶存鋁蓄積膜厚不足處理條件不適浴老化長時間放置水洗不足老化使用水質(zhì)不良水質(zhì)不良臘厚不足處理條件不適染料選擇不當(dāng)封孔選擇封孔劑不當(dāng)浴老化處理條件不當(dāng)蓄積不純物染色不良老化陽極氧化染色-染色四、鋁合金陽極氧化工藝比色法UV法HPLC法PH計-染色四、鋁合金陽極氧化工藝48 1.1.封孔的目的：封孔的目的：Al2O3孔隙填充過染料后,如不加以處理,放置一段時間后,孔隙中的染料會逐漸析出或變色,為避免此現(xiàn)象發(fā)生, 染色后必須將Al2O3孔隙加以封閉,即為封孔 (seal)；-封孔四、鋁合金陽極氧化工藝49 2.2.封孔的原理：封孔的原理：主要有水合反應(yīng)、無