↑近年来,钛在非航空领域中应用广泛,尤其是在民用领域中新应用层出不穷,如自行车、轮椅、手表等。3C应用,即计算机、通讯与消费类电子产品对钛的应用更是极具潜力。一向被应用在高级腕表与高尔夫球杆上的钛金属,目前成为手机素材新宠儿。↑↑
↑钛用于手机主要是用作外壳,手机用钛究竟有什么优点呢?其加工工艺难不难?适合批量生产吗?以下我们做详细介绍。↑
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↑1、手机外壳材料↑
↑手机,又称移动电话,近几年来发展迅速,市场非常大,而且随着手机产量的增加、价格的下降,手机已普及到几乎人手一部。目前手机在外形的设计和外壳制作材料上推陈出新,不断出现新品,以适应竞争强烈的市场。手机外壳的制作材料一般采用铝合金、镁合金,虽然钛用于手机外壳只是近几年的事,但具有很大的应用潜力。↑
↑图1为韩国三星AnycallSPH-X9100手机,它采用的制作材料是铝合金,具有优良的金属质感和轻盈性,使手机的外壳闪烁幻彩的光辉。铝合金材料使手机外壳在光线下折射出肌理清晰而又高雅华丽的金属色彩。AnycallSPH-X9100以其特有的铝合金材质向世人展示了独特的色彩,既华丽而又多彩的颜色。↑
↑提起钛外壳手机,最有名的要算是诺基亚(Nokia)8910和明基(BenQ)M770GT,见图2。诺基亚8910曾被誉为手机里的贵族,专为高品味人士所设计,其独特的设计理念、流畅的机壳表面处理与强大的功能更增添其雅致质感。钛金属外壳是诺基亚8910最显著的特色之一,诺基亚8910也是最早采用钛金属外壳的手机之一。在亚太地区出售的诺基亚8910标准版为钛金属原色外壳,另外还有深黑色珍藏版。↑
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↑图2钛外壳手机↑
↑中国台湾明基M770GT手机,可以说是台湾最大的手机厂商明基的一款主打新品,2003年6月份,它借助厦门中桥公司进入大陆市场。它也是采用钛金属作为外壳,充分利用了钛金属诸多优越的物理特性,使整部手机格外坚固而又轻盈。这种外壳的质地综合了金色的高贵和灰色的神秘于一身,所以说它高贵不错,说它神秘也贴切。该产品总设计师,明基工业设计中心总监王千睿,在开始构思这个产品时,首先想到的就是选取特别的金属钛作为产品外壳。↑
↑那么手机用钛究竟有什么优点呢?首先看看钛的特性。钛(Ti)是一种银灰色金属,比重为4.51g/cm3,熔点为1668℃,比重高于铝而低于钢、铜、镍,但比强度高于铝合金和高强合金钢。钛是一种很特别的金属,质地非常轻盈,却又十分坚韧和耐腐蚀,它不会像银那样会变黑,在常温下能始终保持本身的色调。大名鼎鼎的强腐蚀剂↑↑↑“↑↑↑王水↑↑↑”↑↑↑能够吞噬白银、黄金,甚至能够侵蚀号称↑↑↑“↑↑↑不锈↑↑↑”↑↑↑的不锈钢,然而在↑↑↑“↑↑↑王水↑↑↑”↑↑↑中浸泡了几年的钛,依旧锃亮,光彩照人。钛合金强度高,密度小,既耐高温,又耐低温。在-253℃~500℃这样宽的温度范围内都能保持高强度。这些优点正是太空金属所必备的,钛合金是人造卫星、宇宙飞船的好材料,一直有↑↑↑“↑↑↑太空金属↑↑↑”↑↑↑之称。↑
↑另外,钛是一种纯性金属,因为钛的耐腐蚀性、稳定性高,使它在和人长期接触以后也不影响其本质,所以不会造成人的过敏,被人们称为↑↑↑“↑↑↑亲生物金属↑↑↑”↑↑↑。钛在医学上有着独特的用途。医学上↑↑↑“↑↑↑钛骨↑↑↑”↑↑↑就如真的骨头一样,甚至可以用钛制人造骨头来代替人骨治疗骨折。↑
↑由于钛的以上特性,它特有的银灰色调不论是高抛光、丝光、亚光都有很好的表现,是除贵金属铂、金以外最合适的首饰金属。手机钛金属本身高贵而又内敛,刚毅而不失灵逸的质感,配以简约前卫的设计,受到了消费者,尤其是男性消费者的一致看好。↑
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↑2、手机外壳制造↑
↑钛金属的独特质感、硬度、耐用性使钛外壳手机不仅经久耐用,而且质地轻逸,手感绝佳;钛因其具有耐酸碱且不过敏的特色,又是最适合与人体接触的金属,使许多手机商家都垂青于它,但钛是现今常用工业金属中最昂贵的金属,也是最难提炼和加工的,钛加工非常不易且成本太高,早年,钛金属只是应用在一些航空和高科技行业中,近年来,才开始在潜水手表、医药行业、汽车等民用行业中使用,用于手机外壳更是近两年的事,市场上也只有诺基亚、爱立信、明基三家厂商制造出了钛手机。而明基花了一年的时间才解决了钛金属加工不易、成本高的问题,于2002年年底制造出第一款钛手机M770GT。↑
↑手机外壳制造技术与电脑外壳一样,一般采用的方法有浇铸成形、塑胶射出成形、冲锻复合成形、连续冲压成形、焊接等制造技术,冲压时需要模具。随着轻金属材料(铝、镁、钛合金)应用的日益扩大,新近又出现了可取代焊接技术的胶合工艺。↑
↑台湾在钛手机外壳制造上颇有研究,并开发出不少创新技术。如台湾金属工业研究发展中心就具有钛金属壳件精密成形、薄板结合及阳极着色处理等系列生产技术。由于钛金属成形不易且弹性好,在冲压过程中易产生破裂与明显回弹现象,影响了产品精度。为克服此问题,该中心建立了钛金属板板厚0.4~0.6cm的弯曲回弹与拉伸极限的资料库。该资料库可针对不同产品的形状,提供适当的下料与圆角设计参考,在不超过拉伸极限下使回弹达到最小,解决因回弹所造成的精度变异,产生不良品的问题。同时,为强化手机机壳的卡勾与机壳间的结合强度,该中心还开发了钛金属薄板镭射点焊技术及胶合技术两种结合工艺,有效地强化了机壳与卡勾间的结合强度,解决了产品壳体问题。在壳体颜色部分,采用阳极着色处理技术,可稳定产生蓝、紫、金等多种颜色,充分展现了钛金属的最佳表面质感与流行感。↑
↑冲锻复合成形技术,也就是冲锻连续模精密复合成形技术,是国内近来发展的新技术,在连续模内包含了冲孔、弯曲、引伸、刮光等冲压技术及压扁、压印、引缩、挤凸等冷锻技术,此技术可扩大冲压产品的种类及外形,并解决其无法作大变形加工的限制,适合高精度的电脑及通讯电子设备的制造。↑
↑许多3C及机械组件中原使用焊接结合的构件,可改用胶合取代,胶合的强度高于原焊接工艺,拉力负荷甚至超过50%以上,且胶合成本仅为焊接成本之2/3,具有极佳的成本优势与产品设计方案。不但胶合设计强度比原焊接设计高,而且免除了因焊接所造成的变形、热影响区软化及焊道缺陷等问题。但因国内胶合技术尚处在起步阶段,产业界对胶合材料及技术了解不深,应用于产品开发上还很少。↑
↑来自中国技术创新信息网2004年3月份的消息说,中国台湾地区高雄第一科技大学一名副教授最近研发成功了镁合金手机外壳连续冲压模具,优良率高达99.9%以上,比一般模具的40%优良率高得多。他运用先进技术,结合同步工程的手法,将开发流程的逆向工程、快速成型、型具加工、成形性分析、3D实体设计、运动模拟和干涉分析、结构分析、模具加工、组立及产品取样等资料整合在数据库中,克服了镁合金板材成形困难的问题,改善了开发中时间长、成本高、质量低等问题。运用连续冲压成形制造技术,生产设备费用比原来的塑胶射出成形少一半以上,生产速度达每分钟100到120个,是目前生产效率的10倍多,冲压成形手机外壳厚度小于0.5cm,大幅提高手机外壳的商业价值。↑
↑镁合金手机外壳连续冲压模具开发所使用的电脑辅助产品开发自动化技术,可运用在高精度和高附加价值产业的冲压模具开发中,如3C产业的个人数字助理、笔记本电脑、电池、数码相机和马达的外壳以及车辆产业的车身钣金等。↑
↑这种方法似乎也可用于钛合金,但还需进一步的验证。↑
↑总之,由于钛的加工技术要求很高,无论运用哪种成形制造技术,对设备的要求都很高,所以很难形成生产规模。↑
↑以下为德国Siemens手机外壳及生产所用的冲压机。↑
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↑3、市场展望↑
↑尽管钛手机外壳没有形成一定的生产规模,但毕竟在手机市场上出现了钛制外壳,而且还极具吸引力。可以说,钛在手机中的应用才刚刚开始,今后,如果在钛手机外壳加工技术上再有所改进,钛手机市场一定会有更大的发展,而且还会扩大钛薄板的使用量,繁荣钛市场。例如手机外壳用钛量为30g,如果有5000万个手机机壳使用钛,那么,钛薄板材的用量即可达到1500t。中国台湾的远东材料工艺公司(FEMT)正以钛薄板为原料打入这个应用领域。↑
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