9月智能手机潮，一文看懂手机外壳材料及工艺发展！

今年九月份的手机圈格外热闹！！

苹果、小米、三星都接连发布了新品，

预计又将拉开新的手机购置热潮~

借这个机会，

橡橡想和你聊聊，

目前智能手机的生产都用到了哪些材料，

又有哪些材料加工工艺？

而手机外壳不仅是手机强有力的防护伞，能有效地减少灰尘的侵袭，降低意外摔落的损害，增强手机的使用寿命，更重要的是能提升使用者的产品体验。

手机外壳材质变化之路

工程塑料

工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料，常用于制造手机外壳的工程塑料主要有PC、ABS、PC+ABS三大类。

PC学名“聚碳酸酯”，俗称“防弹胶”，是一种无色透明的无定性热塑性材料，具有特别好的抗冲击强度、耐热、阻燃等特点，适用于对强度要求较高的手机外壳，其缺点是价格较贵、流动性和耐磨性较差。

ABS学名“丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物”，俗称“超不碎胶”，具有超强的易加工性，高流动性，价格便宜，适用于对强度要求不太高的部件，如手机内部的支撑架等。缺点：密度较大、质量较重，且塑料本身的导热性能较差。

PC+ABS综合了PC和ABS的性能，具有ABS的易加工性和PC的优良机械特性和热稳定性，流动性好，强度不错，价格适中，但容易发生熔体破裂。适用于绝大多数的手机外壳，只要结构设计比较优化，强度是有保障的。

金属材料

金属材料也因其特有的尊贵典雅和优良的物理性能而被用于制造手机外壳，不过金属外壳存在开模周期长、工序繁多、良率低的缺点，因此，金属外壳多用于高端手机和智能手机。目前可用于制造手机外壳的金属材料主要有奥氏体304、铝镁合金、镁合金、钛合金等。

玻璃材料

相比金属与塑料，玻璃的硬度和抗冲击力是最好的，热导率处于两者之间，但比塑料更具通透感，比金属更易着色，此外，玻璃对无线信号的影响也较低，因此玻璃材料的手机可以采用内部天线。

但玻璃材料的缺点在于：易碎和弹性有限，故采用玻璃材质的手机往往更加脆弱，且几乎都是平面设计

复合材料

科技的不断发展，既拥有铝镁合金高雅坚固的特性，又有ABS工程塑料的高可塑性的高性能纤维逐渐受到人们的青睐，但是高性能纤维的成本较高。

因此，一般情况下，我们可采用高性能纤维作为塑胶材料或金属材料的增强剂，来制备作为手机外壳的复合材料。其中，常用的纤维材质包括碳纤维、玻璃纤维以及凯芙拉纤维。

凯芙拉材质

凯芙拉(Kevlar)纤维是杜邦化工生产的一种有机纤维原名为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，其为继玻璃纤维、碳纤维、硼纤维后第四种增强纤维，其抗张强度是有机纤维的四倍，模量为涤纶的9倍。另外由于凯芙拉纤维的比重小，所以十分的轻便。

典型应用：

凯芙拉纤维作为致轻致薄的典范被运用到了Motodroid RAZR手机上，摩托刀锋7.1毫米的厚度之所以能够在超薄手机的道路上打破记录，很大因素上都要依靠这款凯芙拉纤维，正是其0.3毫米的厚度让其夺得最薄手机称号。另外刚推出的moto RAZR maxx后盖也是采用此种材质的后盖，其超强的耐磨性、拉伸性能和防水性作为后盖非常合适。

MOTO RAZR XT910

机身材质特点和发展前景：

机身材质特点和发展前景：凯芙拉纤维最大的三个特性就是轻、薄、韧，普通的钥匙、硬币等刮擦根本留不下任何痕迹，在防水性上，也十分优良。但是作为一款纤维产品，其在防火性上还是不够的，当然也没有人会无聊到烧自己的手机，另外用剪刀也还是能够轻而易举地剪开凯芙拉纤维。

总体来说凯芙拉纤维的韧性确实叹为观止，也无怪乎人们会将其作为最坚固的材质。

被钥匙刮擦的凯芙拉纤维“毫无压力”

其他材质

除了较常见的工程塑料、金属、玻璃以及复合材料外，还有木质、陶瓷以及采用蓝宝石镜面、纯金或白金等材料打造的手机外壳。

几种主要材质对比

手机外壳成型工艺

一体成型机身工艺

目前，业界在制造金属手机外壳时，一般采用多次铣削的方法将毛坯加工成需要的形状，即所谓的手机一体成型机身工艺。具体为：把铝合金挤压成板材，然后通过数控机床进行一体成型的机械加工技术，之后再经过注塑、剖光、打磨和阳极氧化等后期处理，即可完成手机外壳的制造。

优点：一体成型、工艺流程短、整洁、整机零部件少；

缺点：数控加工过程中材料利用率低，且对机床精度要求高，初期设备投入大。

冲压成型

手机外壳的冲压成型工艺属于高精度冲压，其基本工序包括拉深和冲孔。手机外壳是浅盒形件，其成型过程可看作是直边部分的弯曲和圆角部位的拉深，且这两部分是一个整体，变形过程中会相互作用，应力应变状态较为复杂，所以模具采用单工序模，拉深和冲孔分开进行，若先冲孔则在后续拉深时会造成孔的变形，故采用先拉深后冲孔的工序过程。

其冲压成型的具体步骤包括：落料、拉深、修边及冲孔，与其对应所用到的模具共三套，分别是落料模、拉伸模和冲孔模，如图所示。

手机外壳冲压成型的优点：

• 由于冲压件的尺寸精度由模具来保证，具有一模一样的特征，所以质量稳定，互换性好；

• 对于普通压力机每分钟可生产几十件，而高速压力机每分钟可生产几百上千件，所以它是一种高效率的加工方法。

缺点：

• 只能用于结构简单的手机外壳成型，伴随着初始冲压板材壁厚的增加，则冲压成型难度增大，势必会增加冲压成形的成本；

• 冲压过程中，需要严格控制坯料温度、模具温度、润滑条件等众多参数，否则易出现拉裂、起皱等缺陷，所以成型工艺过程较复杂。

压铸成型

压铸即“压力铸造”，是指液态或半液态金属在高压作用下，以较高的速度充填到模具型腔中，并在压力作用下凝固而获得所需铸件的一种特种铸造技术。

压铸具有高压和高速充填模具型腔的两大特点：

• 能够满足成形薄壁零件的要求；

• 得到的压铸件可不经加工或只是个别部位加工就可以直接使用。

压铸成型金属手机外壳的缺点：

• 在压铸过程中，金属液的充型速度很快，会使型腔中的气体来不及排除而留在铸件中，易形成气孔缺陷；

• 金属液高速充型时，如果排气不顺畅则会导致型腔内气体被压力增大，气体背压的出现会增大金属液充型阻力，使充型速度下降过快，易造成浇不足、冷隔等铸造缺陷；

• 由于压铸机的造价较高，且压铸模具的结构一般较复杂，制造周期长，压铸机和模具的维修成本也较高，因此，压铸工艺不适合于小批量生产。

注射成型

外壳注射成型技术的工作原理是：将工程塑料颗粒或金属颗粒熔化，然后以高速、高压方式将其注射入闭合的金属模腔内进行成形。常见的螺杆式触变注射成型机的示意图如图所示：

螺杆式触变注射成型机示意图

该装置由高速射出机构、原料输送部、螺杆、套筒和喷嘴组成。

工作时，将米粒大小的工程塑料或金属颗粒作为原料从装料筒投入圆筒，通过螺旋杆的旋转将圆筒后部的原料往前部传送，在传送的同时由圆筒外部的电加热器将原料加热熔化，最后，将得到的熔化或半熔化的原料通过螺旋杆高速推进注射到模具的型腔内完成成型。

注塑成型具有以下优点：

• 适用于大批量生产、产品尺寸精度高，质量稳定；

• 节约了材料、降低了成本；

• 缩短了生产周期，提高了生产率；

• 与传统的压铸相比，金属注射成型法具有无需熔炼浇注及气体保护，生产过程更加清洁、安全和节能的优点。

（文章来源：总铝在线）

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