在材料科學的廣袤領域中,鈦金屬以其輕質(zhì)、高強度、優(yōu)異的耐腐蝕性等特性,成為眾多行業(yè)的 “寵兒”,從航空航天的高精尖領域,到日常消費電子的精巧產(chǎn)品,都能看到鈦金屬的身影。然而,要充分發(fā)揮鈦金屬的潛力,表面處理工藝起著至關重要的作用。今天,就讓我們深入探索鈦金屬表面處理工藝的精彩世界。
陽極氧化:美麗與實用兼具
陽極氧化是一種廣為人知且成熟的工藝,鈦金屬同樣適用。大部分鈦的著色工藝正是借助陽極氧化來實現(xiàn),能呈現(xiàn)出豐富多樣的色彩及圖紋,如冰晶花、螺紋等,極具差異化。在裝飾性方面,它為鈦金屬制品披上了絢麗的外衣。從功能性角度而言,陽極氧化能在產(chǎn)品金屬表面形成致密膜層。這層膜如同忠誠的衛(wèi)士,增強了鈦金屬的機械性能、耐磨耐候性、絕緣性,還提高了與涂層的結(jié)合力。不過,需要注意的是,鈦合金與鋁合金有所不同,鈦做陽極成本較高,且鈦合金形成的氧化膜硬度比本身稍差。所以,很多廠商傾向于在純鈦材質(zhì)產(chǎn)品表面進行陽極處理,像部分 TC4 純鈦材質(zhì)的產(chǎn)品,經(jīng)陽極氧化后呈現(xiàn)出獨特的效果。在實際應用中,如 iPhone 15 Pro,除原色鈦銀色外,其他三種顏色(黑、白、藍)便是采用陽極氧化技術著色,隨后搭配 PVD 實現(xiàn)功能性防護 。
PVD 鍍膜:提升性能的關鍵
PVD,即物理氣相沉積,作為真空鍍膜的一種,工藝已相當成熟。在鈦合金表面進行 PVD 處理,主要是為其增添功能性涂層,起到保護防護等作用。以 iPhone 15 Pro 為例,除原色鈦銀色外,其他三款配色在陽極基礎上運用 PVD 鍍膜工藝,旨在提升產(chǎn)品表面性能。然而,后續(xù)出現(xiàn)的褪色等問題,也暴露出 PVD 在耐用性方面的不足。盡管如此,PVD 鍍膜不僅能增強功能性,還能實現(xiàn)著色效果,在提升產(chǎn)品設計檔次上貢獻顯著 。
CNC 加工:塑形與精修的藝術
CNC 加工在鈦合金領域主要承擔塑形、精修等重任。但加工過程并非一帆風順,刀具損耗是個棘手問題。由于鈦合金質(zhì)地堅硬,加工難度遠超其他金屬。在加工時,刀具面臨高溫、高切削力、長摩擦距離、大振動變形以及粘刀等困境,導致磨損嚴重。傳統(tǒng)刀具難以勝任,必須借助特殊復合涂層刀,甚至鉆石刀、CBN 刀,才能對鈦合金進行較好的機械加工。以智能手表表殼生產(chǎn)為例,平均每產(chǎn)出 4 塊表殼,就會損耗 1 把刀具,成本高昂 。
研磨拋光:追求高度的細膩
研磨拋光幾乎是所有材質(zhì)加工不可或缺的環(huán)節(jié),對于鈦金屬也不例外。其目的在于賦予產(chǎn)品更細膩的質(zhì)感。通過采用細小的拋光粒子或耗材,對產(chǎn)品表面各個部位進行精細打磨。并且,借助特定工藝方案,還能打造出高光鏡面、啞光磨砂等特殊效果,滿足不同的審美與功能需求 。
拉絲:打造獨特的啞光質(zhì)感
鈦金屬表面可通過拉絲處理形成獨特的啞光質(zhì)感。這種拉絲效果在消費電子行業(yè)產(chǎn)品中頻繁亮相,因其兼顧細膩觸感與視覺美觀度,深受消費者喜愛與認可,為產(chǎn)品增添了別樣的魅力 。
激光鐳雕:精密加工的利器
激光鐳雕包含激光打孔與焊接等工藝,在鈦金屬加工中發(fā)揮著重要作用。它能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工,滿足一些對精細度要求極高的應用場景,為鈦金屬制品的制造提供了更多可能性 。
噴砂:功能性為主導
鈦合金表面的噴砂工藝,主要聚焦于功能性。它能提升鈦金屬表面附著力,延長使用壽命(去除表面雜質(zhì)等),增加產(chǎn)品表面的平整度及美觀度,也可以理解為是為其他表面處理工藝奠定基礎。蘋果曾有一項新專利涉及鈦合金與噴砂工藝,通過將全新噴砂工藝與蝕刻及陽極氧化相結(jié)合,實現(xiàn)對鈦合金表面效果的優(yōu)化處理,去粗取精,達到更好的防護及外觀效果。據(jù)悉,iPhone 15 Pro 的鈦金屬邊框就采用了噴砂工序 。
在鈦金屬制品的表面處理,尤其是精密電子產(chǎn)品領域,異種金屬復合再做外觀是一種較為理想的手段。但美中不足的是,成本居高不下。因為異種金屬復合需維持各自特殊屬性與特性,同時要滿足規(guī)模化生產(chǎn),所以價格昂貴。像蘋果推出的 iPhone 15 Pro,采用全新結(jié)構(gòu)設計,包裹著 100% 再生鋁金屬制成的全新次級結(jié)構(gòu),運用全新熱機械加工等工藝,通過固態(tài)擴散的超高壓力實現(xiàn)兩種金屬的高強度結(jié)合,但實際效果仍有待提升,這也表明鈦金屬表面處理技術還有很大的進步空間 。
鈦金屬表面處理工藝豐富多樣,每種工藝都有其獨特的優(yōu)勢與應用場景,它們共同推動著鈦金屬在各個領域的廣泛應用與發(fā)展。隨著科技的不斷進步,相信鈦金屬表面處理工藝將持續(xù)創(chuàng)新,為我們帶來更多驚喜 。