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手机金属机身是如何披上多彩外衣的?

科普小知识2022-07-24 08:25:02
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如今,大多数用于智能手机金属外壳的金属是镁铝合金。与以前使用的塑料机身相比,金属机身更难加工,需要50到60道工序,如切割、抛光和着色。加工和成型后对金属表面的要求越高,所需的工艺就越高。然而,金属着色是一个相对较大的问题。金属不能在加入着色剂如塑料后一次成型,只能通过表面处理着色。目前,比较成熟的金属着色技术是阳极氧化技术,阳极氧化是在外加电流的作用下,在金属或合金表面形成氧化膜的过程。

大多数科学家都认为金属铝的阳极氧化膜是双层膜结构。靠近金属基底的是与金属直接结合的薄而致密的氧化铝(Al2O3)致密层,其可以保护金属免受腐蚀。致密层外部是相对厚的水合氧化铝多孔层,其垂直于金属表面生长,也就是说,该层的氧化铝结构包含结晶水,并且可以在显微镜下形成大量纳米孔。这些孔的形状不同,有些是蜂窝状的,有些是柱状的,有些是喇叭形的。这些孔的形状受电解条件的影响。

手机金属机身是如何披上多彩外衣的?

iPhone 7 Plus

在电解过程中,首先在金属表面形成非常薄的致密氧化物。随着时间的推移,氧化膜将继续生长。由于电解液中酸的作用,氧化膜会在生长过程中局部溶解并形成原始孔隙。随着氧化膜的增厚,其生长速率逐渐降低。在这个过程中,原来的空腔逐渐加深。当氧化膜的生长速率等于溶解速率时,氧化膜不再增厚,并处于动态平衡状态。

氧化膜具有多孔结构,因此膜层具有良好的吸附性,并显示出对燃料和盐的高吸附性。因此,可以通过在纳米孔和氧化膜的表面添加着色剂来实现着色,从而使手机具有彩色涂层。

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铝阳极氧化膜结构模型

最后,为了提高膜在恶劣环境中的耐腐蚀性和耐擦伤性,氧化膜应该用沸水或蒸汽密封。在密封处理之后,氧化膜通过水和作用转变成像玻璃一样硬的拜耳层(Al2O3 3H2O)。这种薄膜具有良好的耐腐蚀性。

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铝阳极氧化的扫描电子显微镜

手机使用阳极氧化金属机身有很多优点。最大的优点是产品具有独特的金属光泽和触感,金属材料强度高,能够满足窄边框的设计理念和手机结构的强度要求。经过阳极氧化处理后,金属体可以呈现丰富的色彩,同时保持金属光泽,提高美感。本发明还解决了塑料材料硬度低、容易标记的问题。阳极氧化技术给手机带来美感,也保护了漂亮的衣服。

参考:

1.章炳谦、戴、、顾建伟。《金属着色[》。防腐包装,1982,04:4-7;

2.孙、宣、许绍南、。铝合金阳极氧化及其发展[[]。电镀与整理,2010,04:18-21;

3.崔昌军、彭桥。[.铝及其合金的阳极氧化综述.综合腐蚀控制,2002,06:117;

4.孟祥峰。[铝合金阳极氧化膜的制备及性能。中国季良大学,2014。