铝合金手机外壳加工工艺ppt课件.pptx

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1、铝合金手机外壳加工工艺,？,2016,Iphone第一代：首次采用铝合金做后盖的手机,Iphone6S：首次采用7系铝合金阳极氧化,Iphone5：首次采用铝合金一体成型阳极工艺,Iphone7：首次采用亮面深色阳极氧化工艺,Ipod第二代：采用铝合金做外壳,原材料,DDG,粗铣内腔,E/T处理,铣天线槽,精铣弧面,精铣侧边,抛光,纳米注塑,喷砂,一次阳极,高光处理,精铣内腔,铣导电位,二次阳极,组立,热熔螺母,-iPhone6,iPhone是如何被制造出来的？,-iPhone6,CNC1-正面,CNC2-背面,CNC4-正面内腔&打磨,E处理&注塑,CNC6-USB孔高光,CNC2.5-耳机

2、孔,双面研磨,CNC6.5-摄像头孔,CNC3外形,落料,CNC0粗铣,CNC3.5耳机孔,CNC5-外形及卡托孔&喷砂,CNC7-小A面高光&阳极,-一加5,-第1步：铝挤,将柱形铝材进行切割并挤压，这个过程被称之为铝挤，会让铝材挤压之后成为规整铝板方便加工，同时更加致密、坚硬，这个步骤需要注意材料硬度，材料含其他金属成分,CNC第1夹位，使用CNC机床（高速钻攻中心），经过DDG环节将铝板精准地铣成规整三维体积，以方便之后的CNC精加工。,-第2步：DDG,CNC第2夹位，为方便CNC加工，使用墙内夹具夹住金属机身。粗铣内腔，把内腔、以及与夹具结合的定位柱加工好，这对之后的加工环节至关重要

3、。,-第3步：粗铣内腔,CNC第3夹位，金属铝可以屏蔽(削弱)手机射频信号，所以必须经过开槽的方法，让信号可以有出入的路径。所以，铣天线槽是最重要、最难的一步，天线槽必须铣得均匀，并且保持必要的链接点以保证金属壳的强度和整体感。,-第4步：铣天线槽,经过铣天线槽之后，就要使用“T处理”把铝材处理成可以与工程塑料相结合的表面。需要将金属机身置于特殊的T液等化学药剂中，使铝材表面形成纳米级孔洞，为下一步的纳米注塑做准备。,-第5步：E处理/T处理,注塑”环节因为有了之前T处理过的金属机身，从而可以让NMT纳米注塑工艺得以实现。NMT纳米注塑是将高温高压状态下的特殊塑料挤入经过T处理的金属材料上，让

4、塑料与金属表层的纳米级细小孔洞紧密结合，从而达到紧固天线的目的。纳米注塑材料是：PPS和PBT，纳米注塑需要注意：模具和铝合金都需要加热到150度再注塑，做模具的时候需要注意放铝合金的缩水率千分之二点五，注塑完要加热回火140度一小时,-第6步：NMT纳米注塑,CNC第4夹位，对于全金属手机而言，除了信号天线难以处理之外，还有就是金属机身的3D塑形，这恰好也是最费时的一道工序。,-第7步：精铣弧面,CNC第5夹位，金属机身的3D弧面被CNC铣出来了，但是在边缘还保留一圈冗余，这时就需要精铣侧边，然后就能看到金属外壳的雏形了。,-第8步：精铣侧边,之前使用顶级高速精密CNC机床，但也只能达到A1

5、A2级光洁度，要想达到后续加工需求，需要将其抛光至A0级光洁度，可呈镜面效果。,-第9步：抛光,然而全金属手机并不是全光面的效果，而是呈现磨砂表面。这就需要通过“喷砂”工艺，将金属表面处理成磨砂效果。,-第10步：喷砂,铝铝合金较为稳定，为了不被汗液等外界因素所干扰，就必须要对其进行阳极处理。同时这也是为手机上色的过程，通过阳极氧化让铝本色变为金色。为铝合金进行染色的过程中是非常难以控制的，控制不好就会出现色差、斑点等，这也会降低良品率。,-第11步：一次阳极,极富光泽的切边设计，需要使用最高等级的超高速CNC机床对边角进行切削，这个过程也被称为钻切或高光处理。,-第12步：高光,铝经过多步的

6、加工后，金属外壳已初见端倪，这时就要将用于夹具锁止的定位柱等多余料件去除，让金属外壳内完全整洁。,-第13步：精铣内腔,已经被CNC处理好的外壳还需要第二次阳极处理，使表面被氧化，形成致密、坚硬的氧化膜，让其更加耐磨且不易沾污。,-第14步：二次阳极,经过阳极氧化后的铝合金外壳导电效果会变差，所以就需要将局部阳极氧化膜去掉，露出金属以获得良好的接地效果，也就还需要再经历一次铣导电位的CNC处理。,-第15步：铣导电位,-纳米注塑,将铝件浸泡在碱液中，进行脱脂。,将铝件浸泡在酸液中，进行中和。,将铝件浸泡在E1中，使其表面形成细微的纳米孔。,将铝件浸泡在E2中，使其表面纳米孔具有固有特性。,注塑

7、,树脂通过注塑渗入处理后形成的纳米孔，金塑紧密结合。,碱蚀,中和,E1,E2,烘干,将铝件放入纯水清洗干净后，进行干燥处理。,抛光是指利用机械、化学或者电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。是利用抛光工具和磨料颗粒或者其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。,-抛光,抛光的类型抛光的种类包括机械抛光、化学抛光、电解抛光、超声波抛光、流体抛光、磁研磨抛光。常规的抛光工艺是机械抛光和化学抛光。,-抛光,手机全金属外壳最终要的并不是全光面的效果，而是呈现出磨砂一样的表面。这就需要对经过抛光的表面进行“喷砂”处理，将其呈现出磨砂效果。,-喷砂,喷砂需要注意：清洗表面需要清洗

8、干净，清洗流程是先用酸进行除油，硫酸可以清除部品表面油污，需要注意不能用硝酸，硝酸会导致PPS塑胶发黄，酸洗后，再用碱中和。清洗完检查，清洗好需要仔细检查底壳问题，需要注意的问题打磨痕、腐蚀纹、划伤、应力痕、塑胶发黄、打磨塌边、水印等 喷砂是通过高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程。所用的喷砂粗糙度一般为80# -320#，数值越大，沙粒越小，喷砂需要注意喷砂压力，喷砂压力越大，喷出来效果就越粗，A23喷砂参数是180#的砂,喷砂压力是2.2KG .自动喷砂机有多少个喷枪，能不能喷到侧面，A23现在的氧化厂自动喷砂机有16把枪，喷不到侧面，现在解决方案是喷两次，正反各喷一次，还可以通过做

9、治具解决，或者手喷侧面，机器在喷一次。,-喷砂,表调,表调,脱脂,表调,中和,染色,封孔,除灰,表调,除镍,烘干,强除,上挂,脱脂,中和,中和,碱蚀,中和,预封孔,氧化,化抛,表调,下挂,-流程,-机台,强大的前处理，适用于喷砂、拉丝、精抛等多种来料的清洗前处理作业,强大的后处理，提供强有力的信赖性测试，改善深色阳极后脏污,强大的染色后处理，采用3+2表调，有效改善吐酸、白点、异色,1.脱脂的目的:清除铝表面的油脂和灰尘等污染物，使碱洗比较均匀，以提高阳极氧化膜的质量，铝材脱脂可分为三种类型，即酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂，碱洗脱脂是传统工艺。,-脱脂,2.碱性脱脂的作用原理：是碱和油脂发

10、生皂化反应，生产可溶性的肥皂，用皂化反应来消除油脂与铝材表面的结合，从而达到脱脂的目的。皂化反应是油脂（主要是硬脂类）与碱性物质（如氢氧化钠）一起加热发生化学反应，生产肥皂和甘油，其化学反应方程式如下： (C17H35COO)3C3H5+3NaOH 加热 3C17H15COONa+C3H5(OH)3 硬脂酸酯 碱 肥皂 甘油,-脱脂,2.碱蚀原理：铝表面都有一层自然氧化膜（约0.01 0.05m ）,因此，碱蚀过程首先是自然氧化膜的溶解，即自然氧化膜与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，并伴随有氢气，水解和脱水反应，其化学反应方程式如下： 第一个反应： Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+H

11、2O 第二个反应： 2Al+2NaOH+H2O = 2NaAlO2+ 3H2 第三个反应： 2NaAlO2+4H2O = 2Al(OH)3 +2NaOH 第四个反应： 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,-碱蚀,1.化学抛光：是将铝制品浸在一定成分的化学抛光液内，在一定温度下进行化学反应，经过一定的时间得到光亮而平滑的铝表面； 2.化学抛光基本原理：在较高温度，粘度的溶液中发生化学反应，使铝件表面逐渐平整，达到光亮平滑的表面；,-化抛,3.化学抛光的分类：以磷酸为基的抛光液应用最广泛，可分为磷酸-硫酸（无黄烟化学抛光）系、磷酸-硫酸-硝酸（三酸抛光）系、磷酸-乙酸-硝酸等体系。由磷酸-硫酸

12、基础液中添加复合添加剂所构成的无烟化学抛光剂，基本含有腐蚀剂、缓蚀剂、表面活性剂、光亮剂等组分。这些成分整体起到了对铝材光亮整平的增光作用，其中含硫的有机物部分起到吸附、加速黏性液膜形成、改善铝表面性能的作用、加快气体从表面脱附、减少麻点和抑制酸雾的作用。由于磷酸-硫酸基础液的浸蚀能力较强，在实际生产中控制磷酸-硫酸的质量比显得尤为重要;,-化抛,1.剥黑膜的定义：剥黑膜叫除灰或中和。铝材经过碱洗化抛后，表面往往会附着一层灰褐色或灰黑色的挂灰，挂灰的具体成分因铝合金材质不同而异，主要由不溶于碱洗槽液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱洗产物组成；,-中和,2.剥黑膜的目的：就是要除净这层不溶在碱液

13、的挂灰，以防止后道阳极氧化槽的污染，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。在工业大生产中，通常采用酸性溶液将挂灰溶解除去。传统的除灰工艺是采用一定浓度的硝酸溶液作为除灰槽液，因为硝酸是具有强氧化性的强酸，其溶液的溶解能力很强，几乎能够除去碱洗后残留在铝材表面上的各种挂灰，又不会损伤铝基体。,-中和,1.阳极氧化的定义： 将铝及铝合金制品置于硫酸、磷酸等电解液中作为阳极，在特定条件和电流作用下，进行电解，阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝膜的这个过程称为电解氧化，就是阳极氧化。,- - . - - - - -. - - - - -.- - - .,. .- - - - .- - - - -

14、.- - - - -. - - -,- - - - - - - - - - - - - - - - - - -,.-. - .- - -. .- -.- - -. - - . -.- - -.,+,-,- - - - - - - - - - - - - -,氧化膜产生的氧气,铝阳极,阴极,释放的氢气,铝阳极氧化示意图,-氧化,1. 利用电化学原理,将铝合金制件在硫酸、铬酸、磷酸、草酸等电解液中，作阳极进行电解处理。由水的电解产生初生态的氧具有很強的氧化能力，它与阳极铝作用生成氧化物Al2O3 。 总反应式： 2Al+ 3H2O 通电 Al2O3 + 3H2 +1669J （热能） 2. 现在，

15、铝的阳极氧化反应可以这样来表示 反应式 ： Al - 3e Al 3+ （铝/氧化膜界面） H2O O2-+2H+ （溶液/氧化膜界面） 3O2-+2Al 3+ Al2O3 +1669J （膜内靠近铝基体处） （热能）,-氧化,A.区膜层生长B.区阴挡层形成C.区膜层稳定生成,直到溶解与生 长速率达到平衡,时间/s,铝阳极氧化膜生成过程示意图,Al2O3,10,阳极氧化过程电压时间特性曲线,1.A 区外加电压越高，阻挡层也越厚，它的硬度比紧接着要形成的多孔层硬；2.B区电压一般下降10% 15%。由于电解液对氧化膜的溶解，它的电阻就减小，阳极电位也随之下降，大约经过20S后，电压降到一定数值就

16、停止了；3.C区阻挡层生长速度与溶解速度达到平衡，阻挡层的厚度保持不变，但向铝基体推进；,-氧化,(1)耐蚀性；(2)硬度和耐磨性；(3)装饰性；(4)有机涂层和电镀层附着性；(5)电绝缘性；(6)透明性；(7)功能性；,阳极氧化膜,-氧化,Al2O3膜生成后,并不宜立刻染色,因为Al2O3为无机物质,而染料为有机物质,两者之间不易结合.所以必须与染色前在工件表面覆盖一层兼具无/有机物质化性的即“界面活性剂”,使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力，以利于Al2O3 膜与染料的结合.,-氧化,43,1.染色一般分为有机染料染色和无机染料染色两种，这是两种截然不同的染色方法；我们常用的为有机染料。有机染

17、料的染色基于物质的吸附理论。吸附又分为物理吸附和化学吸附，它们具有各自的特点。分子或离子以静电力方式的吸附为物理吸附；以化学力方式吸附叫化学吸附； 2.染色的目的：在于提高产品的装饰性和耐蚀性，同时给铝制品表面以各种功能特性；,-染色,将染料分子填充至Al2O3孔隙的过程,染料大致上可分为有机与无机两种,一般阳极用染料为有机性,例如：煤碳绿所需的804，706两种染料,结构如下:,-染色,染色过程: 第一阶段：溶液中迁移 第二阶段：膜外表面吸附 第三阶段：孔内扩散,染色原理图,-染色,浸蚀,酸污染,水洗,混入不纯物,铝材质,脫 脂,材质选择适否,素材腐蚀,自然氧化膜生成,材质不均一,除粉垢不足

18、,浴老化,处理条件不适,浴老化,光泽 不均,处理条件不适,时间,化学研磨,浴组成不良,浓度,温度,碱性（烧焦）,处理条件不适,高温,不纯物侵入,电解后长时间放置,溶存铝蓄积,膜厚不足,处理条件不适,浴老化,长时间放置,水洗不足,老化,使用水质不良,水质不良,腊厚不足,处理条件不适,染料选择不当,封孔,选择封孔剂不当,浴老化,处理条件不当,蓄积不纯物,染色不良,老化,阳极氧化,染色,-染色,比色法,UV法,HPLC法,PH计,-染色,48,1.封孔的目的：Al2O3孔隙填充过染料后,如不加以处理,放置一段时间后,孔隙中的染料会逐渐析出或变色,为避免此现象发生, 染色后必须将Al2O3孔隙加以封闭

19、,即为封孔 (seal)；,-封孔,49,2.封孔的原理：主要有水合反应、无机物充填或有机物充填三大类。一般使用的都是热封孔，热封孔是在接近沸点的纯水中，通过氧化铝的水合反应，将非晶态氧化铝转化成勃姆体的水合氧化铝，即Al2O3 H2O(AlOOH).由于水合氧化铝比原阳极氧化膜的分子体积大了30%，体积膨胀使得阳极氧化膜的微孔填充封闭，阳极氧化膜的抗污染性和耐腐蚀性随之提高，同时导纳降低（即阻抗增加），阳极氧化膜的介电常数也随之变大。,-封孔,50,3. 反应方程式： Al2O3+H2O=Al2O3 H2O(AlOOH),-封孔,-操作自动化,极速提升,作业员通过天车遥控器操作天车生产，实现

20、半自动生产；通过电脑录入作业程序，通过程序控制天车运行，实现全自动生产。可有效避免人为过失，尤其是前处理化抛段，避免因手动作业不标准造成异色、流痕，可有效降低3%不良。,-监控自动化,极速提升,除了对产线各槽温度监控，氧化槽电流、电压监控外，对重点水洗槽/染色槽PH值、电导率、超声波槽各发生器电流等安装在线监控装置，由定频率监控改为实时在线监控，确保异常第一时间报警，可有效降低1%不良。,-设备智能化,极速提升,过滤机、超声波、温控等系统的智能化：物料进槽，过滤机自动关闭；物料进槽，超声波自动开启；温度实现自动控制，低于设定温度，蒸汽管电子阀打开加热，高于设定温度，冰水管电磁阀打开冷却；烘干炉的自动开启等，降低2%不良。,-加药自动化,极速提升,加药人员提前将化学药品添加至自动加药机内，分析人员根据每日加药量，核算平均每小时（或2小时）加药量，设定自动加药机每小时（或2小时）加药量，完成持续均匀加药，同时依靠分析数据微调加药量，使槽液浓度小范围波动。,