蘋果3D打印鋁合金的關(guān)鍵在陽極氧化？

蘋果在鋁合金這事上，換過一次材料。

早期用的是6系鋁合金，Al-Mg-Si體系，成熟、廉價(jià)、易加工，一體成型工藝的經(jīng)典選擇。

之后隨著iPhone 6彎曲的壓力，蘋果開始切換到自研7系，Al-Zn-Mg體系，屈服強(qiáng)度提升約60%。

此后，iPhone和Watch鋁合金款全線使用此配方，蘋果為此申請(qǐng)了專利。

"improved clarity following anodization"。

陽極氧化后表面光潔度更優(yōu)。

強(qiáng)度固然重要，但蘋果選鋁合金的第一道門檻，是能不能被好看地陽極氧化。

這句話，也恰恰點(diǎn)出了3D打印鋁合金至今面臨的最大障礙之一。

陽極氧化的原理并不復(fù)雜：

將鋁件置于硫酸或草酸電解液中，以鋁件為陽極通電，表面鋁原子被氧化，逐步生長(zhǎng)出一層多孔氧化鋁薄膜。

這層膜天然透明，孔隙可吸附染料著色，封孔后即形成好看的星光、午夜、紅色等效果。

成膜質(zhì)量的關(guān)鍵前提是，基體必須足夠純凈。

氧化鋁膜的生長(zhǎng)中，若合金中存在大量不參與電化學(xué)反應(yīng)的粒子，膜就會(huì)在這些位置出現(xiàn)中斷、孔洞或暗色斑點(diǎn)，導(dǎo)致外觀很丑。

干擾最大的元素，是硅。

目前金屬增材制造領(lǐng)域應(yīng)用最廣的鋁合金粉末是AlSi10Mg，含硅約10wt%。

硅降低熔點(diǎn)，縮窄凝固溫度區(qū)間，使L-PBF過程中的熔池行為更穩(wěn)定，顯著抑制熱裂。

增材角度，它是目前鋁合金粉末中最成熟的選擇之一。

但硅在陽極氧化中的角色截然相反。

硅不參與氧化鋁成膜反應(yīng)，以原始Si相顆粒滯留在膜層中，形成不連續(xù)的深灰色區(qū)域。

陽極氧化后表面往往呈斑駁深灰色，完全無法滿足消費(fèi)電子的外觀標(biāo)準(zhǔn)。

這就形成了一個(gè)清晰的矛盾，硅含量高，打印容易，陽極氧化糟糕。

蘋果想要的合金，偏偏難打印。

蘋果7系專利中，對(duì)Si含量的要求是＜0.06wt%。

正是這種低雜質(zhì)成分，使氧化鋁膜生長(zhǎng)連續(xù)均勻，透明度高，著色后顏色飽滿一致。

但將7系這類Al-Zn-Mg合金送入L-PBF打印機(jī)，凝固溫度范圍寬、成分偏析嚴(yán)重，晶界收縮產(chǎn)生間隙，熱裂紋出現(xiàn)。

好看的合金難打印，好打印的合金不好看。

這是目前鋁合金3D打印面向消費(fèi)電子場(chǎng)景的核心矛盾之一，也是我們前期對(duì)3C打印鋁不看好的原因之一。

陽極氧化是鋁合金消費(fèi)電子產(chǎn)品的視覺語言，而3D打印是下一代制造方式。

關(guān)鍵問題是：

我們需要的，究竟是可打印的鋁，還是為打印重新開發(fā)的鋁，亦或是適合7系鋁的新打印方式？

問題的答案，將決定未來十年消費(fèi)電子增材制造的邊界。

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