Алюминиевые смартфоны: Apple и другие

Первые алюминиевые телефоны

Справедливости ради надо признать, что еще в конце 1990-х годов компания Motorola первая применила алюминиевые профили в конструкции металлического корпуса своих мобильных телефонов Razr.

Стив Джобс сделал алюминий модным

Однако легендарный Стив Джобс и великая компания Apple были первыми, кто поставил алюминий в самый центр конструирования своих  металлических ноутбуков, айфонов, айпадов и айподов, а также своих умных часов Watch Sport. Еще в 2008 году компания Apple  презентовала свою концепцию the unibody – металлического корпуса ноутбука Macbook из цельного куска прессованного алюминиевого профиля.

Именно Стив Джобс сделал алюминиевые смартфоны и ноутбуки модными и престижными. Он был настолько фанатом алюминия, что заказал себе алюминиевую яхту, которая, к сожалению, была построена только через год после его смерти, в 2012 году. Конструкция и дизайн этой алюминиевой яхты по имени «Venus» выполнены в том же минималистском духе, который Джобс продвигал в Apple. Она тоже выглядит так, как будто сделана из одного куска алюминия.

Алюминиевая яхта Стива Джобса в голландском корабельном доке

Алюминиевые смартфоны

Компания НТС недавно выпустила свой металлический – алюминиевый – телефон the One. Его металлический корпус изготовлен из цельной алюминиевой заготовки – отрезка прессованного алюминиевого профиля.

Фирма Nokia также планирует выпустить свою металлическую модель, конечно, из алюминия, модель под названием Catwalk.

Samsung традиционно привержен к пластику в конструкциях своих смартфонов. Однако и он уже готовит свои алюминиевые «умные телефоны». Текущая модель Galaxy S4 пока имеет пластиковый корпус, но уже следующие модели, такие как Galaxy Note и Galaxy S6 уже имеют металлический корпус из алюминиевого сплава.

Алюминиевые ноутбуки

Многие компании последовали примеру Apple и все активнее применяют алюминий в конструкциях ноутбуков вместо традиционного пластика или окрашенного металла.

Компания Google в своем новом ноутбуке Chromebook Pixel применяет металлический – алюминиевый – корпус, который получают механической обработкой из цельной алюминиевой прессованной заготовки. Это – прямой последователь и конкурент знаменитой конструкции ноутбука Macbook the unibody, который еще в 2008 году разработала компания Apple.

Компании Samsung и Sony также уже производят свои алюминиевые ноутбуки.

Лучший металл для смартфона – алюминий

Почему конкуренты Apple так долго медлили с применением алюминия в своих изделиях и вдруг заинтересовались им? Эксперты находят этому, как минимум, два объяснения.

Во-первых, алюминий стал более доступным для применения в этих массовых электронных изделиях – ноутбуках и смартфонах. Это произошло именно благодаря смелому прорыву компании Apple. Она создала потребность в алюминиевых корпусах на рынке потребительской электроники и тем самым дала толчок к развитию технологий алюминиевой металлургии, механической обработки алюминия, а также декоративных и защитных его покрытий.

Во-вторых, высококачественные (и дорогие) смартфоны испытывают жесткую конкуренцию со стороны менее качественных (и более дешевых) конкурентов. Применение алюминия дает возможность изготовителям смартфонов выделить свои более дорогие изделия. Для покупателя различие между дорогим и дешевым пластиковым смартфоном выглядит не настолько значительным, чтобы платить за него лишние деньги. А вот если вместо привычного пластикового смартфона вам предлагают элегантный и модный металлический, алюминиевый, то это может быть оправданием для вас заплатить немного больше.

Алюминиевые сплавы в смартфонах

Компания Apple и другие компании никогда до конца не раскрывают химический состав алюминиевых сплавов, которые она применяют в своих ноутбуках и смартфонах.

Поэтому картина об алюминиевых сплавах, которые применяют для изготовления корпусов потребительской электроники – ноутбуков и смартфонов, а также и других электронных «игрушек», таких, как спортивные «разумные часы» Watch Sport компании Apple, довольно рваная и неполная. Она основана на мнениях экспертов, а также на отрывочных сведениях из корпоративных сайтов, рекламных роликов и журнальных статей.

Алюминиевые сплавы серии 6ххх

По мнению большинства экспертов для изготовления цельного алюминиевого корпуса (the unibody) своих ноутбуков Macbook Компания Apple применила хорошо известный конструкционный алюминиевый сплав 6061. Это сплав относится к серии алюминиевых сплавов 6ххх, в которых основными легирующими элементами являются магний и кремний. Этот сплав довольно широко применяется в несущих строительных конструкциях.

Первым айфоном, который получил цельный алюминиевый корпус, был IPhone 5. Считается, что в нем также применен сплав 6061.

У экспертов есть подозрение, что начиная с iPhone 6/6+ Apple перешел на алюминиевый сплав 6063. Сплав 6063 также относится к серии 6ххх, но он более разбавленный (и более дешевый), чем сплав 6061 и имеет более низкую прочность. Сплав 6063 – это самый распространенный алюминиевый прессуемый сплав. Его в огромных количествах применяют в строительных конструкциях, но не в несущих, а в так называемых ограждающих светопрозрачных конструкциях – окнах, дверях и фасадах зданий. Сплав 6063 имеет одно серьезное преимущество перед сплавом 6061 – он намного лучше поддается анодированию.

Существуют отдельные данные, что в некоторых своих изделиях Apple применяет и такие алюминиевые сплавы как 6003 и 6082.

Сообщают, что алюминиевый гигант Alcoa будет поставлять для последней модели Galaxy S6 компании Samsung алюминиевый сплав 6013.

Алюминиевые сплавы серии 7ххх

После известных проблем с необратимым прогибом аппаратов iPhone 6 компания Apple решила сменить не только алюминиевый сплав, но даже и серию сплавов. Уже в часах Watch Sport  применяется алюминиевый сплав из серии 7ххх. В отличие от сплавов серии 6ххх, в которых основными легирующим элементами являются магний и кремний, эта серия сплавов имеет основным легирующим элементов цинк с добавками магния, а часто и меди.

О точном химическом составе нового алюминиевого сплава, естественно, не сообщается. В рекламных текстах и роликах говорится только о том, что этот сплав на 60 % прочнее, чем «обычные» алюминиевые сплавы. Что подразумевается под «обычными» сплавами, например, сплав 6061 или 6063, точно не известно.

Между тем типичные пределы прочности сплавов 6061 и 6063 составляют соответственно 310 и 240 МПа. Если этот «обычный» сплав – это сплав 6061, то новый загадочный сплав из серии 7ххх должен имеет прочность около 500 МПа – на уровне одного из самых прочных алюминиевых сплавов 7075.

Если под «обычным» алюминиевым сплавом скрывается – действительно обычный – сплав 6063, то типичная прочность нового сплава составляет около 380 МПа, что указывает на сплав 7005.

Алюминиевые спла вы: 7005 или 7075?

Маловероятно, что загадочный сплав серии 7ххх – это сплав типа 7075. Кроме цинка он содержит магний и, что важно, до 2 % меди. Это делает его очень трудно прессуемым сплавом, который требует специального мощного прессового оборудования. Кроме того, для достижения своей высокой прочности он требует отдельного печного нагрева с последующей мгновенной закалкой в воде. Это чревато большими остаточными напряжениями и проблемами с короблением, а также повышенной отбраковкой продукции. Поэтому профили из сплава 7075 в разы дороже, чем из  «обычных» алюминиевых сплавов. Кроме того, этот сплав весьма посредственно поддается анодированию.

А вот сплав типа 7005, похоже, как раз идеально решает проблемы Apple. Этот сплав имеет добавки только магния, но не меди. Поэтому он довольно хорошо прессуется на обычных прессах, не требует для достижения своей прочности отдельного печного нагрева, а закаливается прямо на прессе, причем не водой, просто на воздухе. Это, кстати, избавляет его от высоких остаточных напряжений, которыми страдают как сплав 7075, так и, в меньшей мере, сплав 6061. Не исключено, что проблемы с самопроизвольными прогибами айфонов были связаны именно с остаточными напряжениями, которые могли возникнуть при нарушении технологии изготовления алюминиевого корпуса. Известно, что чрезмерные остаточные напряжения нередко катастрофически ослабляют конструкционную прочность различных металлических изделий.

Источник:
www.aluminum.org