「钛合金」边框表面精密加工迎来新增长，苹果、小米、三星等巨头引领轻薄大趋势！
*全文共计5941字，预计18分钟读完
关于精密加工技术解决方案可直接拉到第二部分
3月15日，苹果CEO库克被指隐瞒
iPhone在中国市场需求下降
随后#苹果同意支付4.9亿美金和解#
这是否意味着
iPhone“卖不动”，国产品牌成“香饽饽”？
iPhone 15 Pro系列是
首款采用航空级钛金属的iPhone
也是迄今为止最轻的Pro机型
再次展现其在
材料科学和工艺上的领先地位
这会是未来中高端
消费电子产品材料的新方向吗？
钛合金会在智能手机行业
迎来大规模爆发吗？
此外，钛金属强势加身
是为了寻求新的市场增长点
而重振业务的举措吗？
为何说它为
精密加工行业带来发展新机遇？
接下来，我们一起来看看
顺应3C电子轻薄大趋势
精密加工行业迎来需求新增长
钛金属，坚固轻盈，pro得真材实料
去年9月科技界热闹非凡！
3日，“遥遥领先”华为Mate 60 Pro系列在备受瞩目中开启全款抢购；13日，苹果公司举行发布会，隆重推出“钛金属”iPhone 15 Pro/Max系列，二者热度持续受到市场关注。其中，苹果公司为了强调钛金属在设计上的显著地位，iPhone 15 Pro系列的配色被命名为白色/黑色/原色/蓝色钛金属。
iPhone前几代机型主要采用铝合金或不锈钢作为框架材料，到了iPhone 15 Pro，苹果公司则引入一种先进的航空级钛金属合金，这种材料也用于制造执行火星探测任务的航天器。
不仅让iPhone 15 Pro呈现出新颖的弧形边缘设计，还实现了迄今为止iPhone中最薄的边框，比先前使用的不锈钢框架更为坚固。这一创新的材料应用和设计改进，进一步提升了iPhone的耐用性和便携性，同时保持了苹果产品一贯的优雅外观。
图源官网
具体来说，iPhone 15 Pro所采用的高性能钛合金材料，称为五级钛（Ti-6Al-4V），由钛为基础，并混合少量的铝和钒，硬度范围在330至390HV之间，赋予了设备更优越的耐磨性和耐老化特性，同时减轻了整机的重量。
钛金属边框具有精致的刷纹质感，其结构复杂，通过固态扩散技术与新的铝制内框焊接而成，其中涉及到热机械加工技术。而细腻的拉丝效果则源于精密机械加工、打磨、拉丝和喷砂等一系列精密加工工序。
此次更新并非是“意料之中的毫无惊喜”，苹果公司在其高端手表Apple Watch Ultra中也使用了钛合金材质的边框，并且在Apple Vision Pro发布后，iPhone 15 Pro新增了空间视频功能，带来更加沉浸和创新的视觉体验。
图源官网
它变轻的同时，也变强了！轻盈的手感、拉丝的质感...这很iPhone，简直“钛”酷辣！
手机巨头竞逐钛合金边框技术
今年的科技圈同样精彩！
大家不必羡慕果粉手中“热得发烫”的iPhone 15 Pro，各大智能手机品牌已纷纷推陈出新，追求轻薄的大趋势。
1.钛金属护身
1月18日，三星Galaxy S24 Ultra正式上市发售，采用2级钛合金中框，6061铝合金内部结构，进一步提升了手机的结构强度和外观设计，在细节处理上运用了喷砂工艺，为用户提供了更细腻的手感和更为精致的外观。
图源官网
2.给你非同一般的Ultra级感受
3月12日，Xiaomi 14 Ultra钛金属特别版正式开售，超强钛合金材质、中框一体成型，屈服强度提升约三倍，精密工艺更高级。此前，Xiaomi 14 Pro钛金属特别版使用TA-2钛金属，钛含量极高，几乎可以被视为纯钛。它通过弯折和CNC工艺被加工成手机中框，虽然有效减少材料的浪费，但对中框的最终形状有一定的限制。
而在Xiaomi 14 Ultra中，则采用更为坚固且强度更高的TC-4钛合金，屈服强度高达900MPa，采用了先进制造工艺——MIM金属注射成型，允许更复杂的形状和更精细的细节处理。再经过后期CNC加工和表面处理便形成了最终成品。
图源官网
3.折叠屏手机进入“毫米时代”
早在2023年7月，荣耀Magic V2系列就宣布在轴盖部分采用了钛合金材质，相比传统铝合金强度提高了150%。自研鲁班钛金铰链，宽度降低27%，利用榫卯式结构减低了70%的龙骨零件数量。铰链的主体上大幅采用了荣耀自研盾构钢，能够承受超过40万次的折叠，从而确保长期使用的可靠性。此项技术业也获得了全球权威机构SGS高可靠折叠品质金标认证。
钛合金成手机制造“新宠”
1.既然钛金属YYDS，为何之前不受重用？
因为“钛”贵了、“钛”难了、吃力且不讨好！
采用钛金属制造智能手机，会提升成本并可能影响最终售价。其次，由于钛金属具有较高的加工难度和较低的材料良率，它不易切割或打磨，这增加了生产过程的复杂性和所需时间。
根据艾邦高分子数据表明，钛合金手机中框的整体良率大约为30%-40%，显著低于铝合金中框的80%。此外，加工钛金属的时间是铝合金的3-4倍。另一个挑战是，在高温下钛金属的硬度会增加，这使得它更易被硬物划伤或磨损。
2001年，苹果公司在PowerBook G4笔记本电脑上采用了钛金属材料，实现了轻巧、耐用且精致的设计。然而，由于制造成本过高，苹果不久后决定重新使用铝合金外壳。所以，在消费电子领域，钛金属并未得到广泛应用。
2.为什么说钛合金未来会成为手机制造的新宠？
尽管钛合金材料在手机制造业尚未广泛应用，但在其他行业如航空航天、航海、化工、医疗和军事领域，它已是不可或缺的材料。
美国的航天飞机、中国的歼-20隐形战斗机以及登月宇航员的宇航服都采用了钛合金制造。此外，在医疗器械中，从人工关节到牙科植入物，也普遍使用钛合金。中国的新型战机中钛的使用量超过30%，深潜器甚至采用全钛合金整体成型技术，而玉兔号月球探测器的轮子也是由钛合金制成。
歼-20战机
蛟龙号深潜器
玉兔号探测器
随着制造工艺的进步和材料结构创新，钛合金凭借其卓越的强度、热稳定性、高温强度、化学活性以及低热导率等特性，正逐渐成为3C电子领域重要的材料创新趋势。与传统的不锈钢（硬度较高但重量较大）和铝合金（轻便但硬度较低）相比，钛合金能够实现轻量化同时保持高硬度，满足3C产品对轻薄设计的诉求。
根据国际著名市场研究机构ReportLinker的数据，全球钛金属市场在过去五年里实现了约5%的复合年增长率，预计到2026年末，市场规模将增长至大约66亿美元。智能手机行业是推动这一增长的关键因素之一。特别是，随着iPhone 15 Pro的推出，预计钛金属在智能手机制造领域的应用将继续扩展，进一步促进全球钛金属市场的增长。到2027年，3C产品中采用钛边框的总市场价值预计将达到936亿元人民币，预计消耗的钛材料将高达1.87万吨。
随着该领域需求的增长，相关产业链也将显著受益。由此可见，钛金属将成为手机市场的热门材料选择，并有望逐步扩展到手表、平板和电脑等其他3C消费电子产品领域。
那么，随着3C产品中钛合金应用的兴起，精密加工行业也将迎来新的发展机遇，尤其在研磨、抛光、喷砂等相关的设备、材料和服务技术领域。
钛合金应用势不可挡
细看精密加工技术解决方案
精密磨削技术解决方案
每生产1000万台钛合金手机中框，可能会带来2.5亿元的磨抛设备需求，而钛边框需求增加的同时，也会持续利好零部件表面精密加工产业链。
iPhone 15 Pro和Xiaomi 14 Ultra（特别版）均采用了精密的钛合金边框，其加工过程中会涉及到精密磨削技术的加持。值得注意的是，随着技术的不断发展，一些CNC机床集成了磨削的功能，可以在CNC加工中心直接进行磨削处理。
CNC加工是一种利用计算机精确控制的技术，适用于各种金属和非金属材料的加工，涵盖切削（如铣削、车削等）和磨削等。切削，通常利用刀具/刀片对材料进行切割/雕刻，从而满足零部件形状和尺寸精度的需求；磨削，则是利用磨具（如砂轮、磨轮等）对工件表面进行精细调整，得益于技术的融合，可以进一步提升尺寸精度和表面光洁度。
以刀具技术为突破口，解决钛加工难题。
在CNC数控加工磨削工序环节，刀具的选择是至关重要的一环。由于钛合金的散热效果相对较差，切削温度是钢材的两倍，易出现刀具粘附的情况，从而加速刀片的磨损并缩短其使用寿命，因此需要频繁更换刀具。此外，过高的磨削温度还可能引起工件烧伤、变形甚至裂纹，进一步影响产品质量。
为此，Xiaomi 14 Ultra在制造中采用了定制刀具进行精细打磨，以应对TC-4超强钛合金带来的挑战。这种钛合金的屈服强度高达900兆帕，是Xiaomi 14 Ultra标准版的214%，材料硬度更是达到了标准版的259%。先采用了钛合金注射成型工艺，然后通过CNC一体成型技术进行二次加工，将一块完整的铝锭直接切削成整机机身框架，全身无任何拼缝，使得抗弯性能提升100%，比iPhone的钛金属中框高出8%。
与此同时，随着3C领域对钛合金的需求增加，切削刀具企业有望从中受益。
图源官网
好优利是一家国际性的刀具制造商、销售商和服务供应商，在汽车、航空、通用机械、轨道交通、新能源、医疗等行业应用广泛。自成立以来，好优利专注于研发生产在单次加工工序中，即可完成钻孔、锪沉孔、正反面倒角和去毛刺的刀具，这对于处理像钛合金这样难加工的硬质材料至关重要。此外，其BSF刀具已被用于加工钛合金风扇支架、航空发动机零件在内的关键组件。
相关技术详解，请点击
去毛刺&打磨抛光技术解决方案
为了提升智能手机钛合金边框的表面质量，通常需要经过精细的抛光和喷砂工艺，去除加工中产生的毛刺和不平整部分。像iPhone 15 Pro采用的五级钛和Xiaomi 14 Ultra使用的钛合金都具有较高的硬度，均需采用抛光工艺来确保产品精致的外观和舒适的手感。
抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。通常利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行修饰加工，从而提升其耐腐蚀性和生物相容性。
其中机械抛光，可分为粗抛、中抛、精抛和镜面抛光几个阶段：粗抛，快速移除材料表面的毛刺和较大的缺陷；中抛，使用较细的磨料进一步平滑表面；精抛，以更小的切削力去除微小的划痕和凹凸；镜面抛光，使用细致的磨料使工件表面接近镜面效果。
在加工不同形式的钛材时，根据具体类型和加工需求选择合适的磨料至关重要。以下是来自3M的打磨建议：
钛平面轧制产品，推荐使用3M™ Cubitron™2砂带966F/967F、3M™ Cubitron™2砂带784F；管棒类产品型状，推荐使用3M金字塔砂带463FC A30 A10；钛线材钛金属制品，推荐使用Cubitron™ 2砂带784F、3M™ Trizact™金字塔砂带237AA、3M™ Trizact™金字塔253FA砂带。
具体的钛材分类和产品应用，请点击
中唯精工研发的PLNP（等离子液体纳米抛光）技术专门针对包括钛合金在内的各类金属材质零件进行表面清洗、毛刺去除和镜面抛光。
该技术克服了传统抛光方法无法解决的难题，如异形结构、深孔、复杂沟槽及半封闭腔体的精密处理。通过深入研发，中唯精工实现了将雾面工件表面处理至镜面效果，同时满足了不同形态金属零件的抛光需求，并能处理其他抛光方法难以触及的金属零件内腔表面。
同时还拥有达到纳米级别的加工精度，特别适用于复杂形状、半封闭腔体和细管内壁的抛光。此外，在控制抛光去除量方面极为擅长，且绿色环保，不产生任何有害化学物质，对人体安全无害。同时，它还具备高效率的特点，即便在实现高精度加工的同时，仍保持快速的加工速度。
相关技术详解，请点击
喷砂利用高速砂流对工件表面进行冲击，以实现清洁和增加表面粗糙度。这一过程通常使用压缩空气作为动力，将喷料以高速喷束的形式直接投射到目标工件表面。喷砂处理能够有效清除工件表面的杂质、异色层、锈蚀、毛刺以及氧化皮等不纯物，显著提升表面的洁净程度，将粗糙度控制在所需范围内。
在制造钛合金智能手机边框时，喷砂工艺不仅增强了产品的耐用性和外观质感，还改善了用户的手感体验。例如，Xiaomi 14 Ultra的钛金属特别版就采用了喷砂技术，配合同色调的科纳皮材质，展现出简约而优雅的设计风格。
喷砂工艺示意图，与文中产品无关
苹果公司在2021年获得了一项关于“给钛金属进行半光泽处理方法”的专利，该专利涉及将喷砂和蚀刻与化学阳极氧化工艺相结合的过程，以实现预期的表面效果。在2022年，苹果再次获得“钛合金上创造纹理表面的工艺”专利授权。
深圳普盛旺推出的转盘式喷射流去毛刺设备（PSW-RJS-202103）是一款高效环保的表面处理设备。该机器利用高压水循环系统，能够在喷射过程中携带砂粒，针对铝合金、不锈钢、玻璃、陶瓷、塑料和硅胶等材料制成的产品、夹具、治具和模具进行高效的高压清洗、去毛刺和表面喷砂处理。
其中涉及到的喷砂处理，是通过水与砂的混合，进行高压循环喷射，特别适用于对钛合金、不锈钢和铝合金等硬质材料执行喷砂处理。它摒弃了传统的干式喷砂方法，采用湿式工艺，不仅能够形成产品的雾面效果和去除刀纹，还能确保处理过程简洁、环保、安全且效率高。此外，该设备允许产品进行360°旋转，实现全方位均匀喷射。喷射轨迹由CNC数控编程控制，编程过程简单且通用性强。
相关技术详解，请点击
工业清洗技术解决方案
钛合金虽具有良好的机械强度和耐蚀性，但涉及到的清洗步骤尤为复杂。不论在CNC加工过程或是之后，为了去除生产中产生的切削液、金属屑等残留物，通常需要运用超声波清洗、高压水射流、等离子清洗以及蒸汽清洗等先进方法。对于通过3D打印制作的钛合金组件，更需采取组合多种清洗技术进行细致的后处理，以确保表面品质和尺寸精确达到标准。
在iPhone 15 Pro系列中，钛合金边框的生产应用了固态扩散技术，将钛金属边框与铝金属内框焊接在一起。在这个过程中，精细的加工与清洗技术不可或缺，以去除焊接过程中可能产生的油脂和焊渣等污染物。Xiaomi 14 Ultra也采用了高比例的钛，同样需要特殊的清洗工艺来确保材料的纯度和强度。
高压水射流清洗技术通过高压水发生装置将水加压至数百个大气压以上，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细水射流。这种水射流的速度一般都在1倍马赫数以上，其具备极高的动能，能够高效地去除钛合金零部件表面切削液、金属屑、氧化层以及其他附着物，特别适用于电子设备、航空航天、汽车制造等需要精细清洗的领域。
埃克科林的EcoCwave机型，是一台带有防真空工作仓的、功效强大的喷射-水流冲洗-清洗设备，可以在真空密封的工作腔体进行强力喷淋。这款系统专为精密清洗而设计，采用专门针对立式的、圆柱形的冲水容器，除了一个优化的介质导流之外，可以确保高度的柔性和处理过程的质量。EcoCwave适用于各种零部件的清洗以及表面处理作业，能够高效去除污垢和残留物，从而保证部件的洁净度。
江苏港星方能推出了一款高效能的高压清洗机，采用先进的抓取机构，将工件送至定位精准的固定式高压喷嘴下，重点对关键孔位施以高达50MPa的强力冲洗，有效去除生产过程中形成的毛刺和污物。与传统清洗方法相比，该技术确保了全面彻底的清洁效果。清洗完成后抓取工件移至漂洗槽进行晃动漂洗，还可以进行防锈处理保护工件免受腐蚀。该清洗机的精密处理能力可以满足手机钛合金边框等高精度零部件的清洗需求。
相关技术详解，请点击
(暂不可见)/
表面处理技术解决方案
3C电子和数码产品，尤其是手机，已经普遍采用金属拉丝工艺作为其外壳的表面处理方式，这种设计兼顾时尚和实用性。
iPhone 15 Pro采用的就是钛金属拉丝边框，不仅具备抗腐蚀性，还显著改善了耐指纹性，使划痕变得不那么明显，同时大幅提升了耐磨损能力。同样，华为智慧屏V75 Super也采用了高端的金属拉丝工艺，尽显高级的美学和质感。
金属表面拉丝工艺是一种通过机械加工手段在产品表面摩擦出痕迹的精细技术。具体来说，它涉及使用研磨材料在金属表面上反复进行机械摩擦和化学腐蚀，以形成一层具有均匀微观纹理的表面。
具体工艺介绍及常见的拉丝种类，请点击
钛合金作为最难加工的材料之一，其拉丝效果难以均匀获得，这要求使用特别设计的磨料。
3M公司提供的磨料产品线覆盖了从粗糙到精细的不同级别，能够满足各种金属拉丝处理的需求，确保即使是钛合金这样的高要求材料也能达到理想的拉丝效果。具体内容，请关注“3M研磨科技”微信公众号！
宁波奥涵机械科技有限公司是一家集研发、生产、销售为一体的智能设备制造企业公司提供的表面处理设备系列广泛，包括用于不锈钢水槽底面处理的圆砂机、直砂机、抛光机，以及侧面轮磨机、砂带机、平面抛光机和拉丝机等。其拉丝机能够对钛合金进行精确的表面处理，从而实现高质量的拉丝效果。
相关技术详解，请点击
iPhone 15 Pro在其原色钛银色版本之外，还推出了三种颜色：黑色、白色和蓝色，这些颜色均采用阳极氧化技术进行着色。
阳极氧化不仅常用于铝合金，也适用于钛金属，通过这种工艺可以实现更加丰富且个性化的颜色和图案，例如冰晶花、螺纹等。除了增加装饰效果，阳极氧化工艺还在金属表面形成了一层致密的膜层，可以增强产品的机械性能、耐磨性和耐候性，以及提高与涂层的结合力等。
相关内容，请点击
更多关于
零部件表面精密加工解决方案
敬请关注
PME CHINA 2024
第二届国际精密加工博览会
展会提供
磨削、去毛刺/打磨/抛光
精密清洗、表面处理技术
整体解决方案
2024年9月3-5日
上海新国际博览中心
与您相约，不见不散
统筹 | David
审校 | 刘昊宇
编排丨仲凤元
©PME CHINA
注*转载请注明出处！
点击“阅读原文”，获取一对一专属服务！
（PME精密加工）
声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。
- 暂无反馈
