說到液態金屬,大部分人可能最先想到的是《終結者2》里來自未來的機械殺手“T-1000”液態金屬機器人,在烈火焚燒后依然安然無恙,被爆頭后還能自我還原,簡直不要太6。但是事實上液態金屬是不是真的這么6?當然不是。那液態金屬究竟是什么樣的,可以用在哪些方面?讓我們一起來看一下。
一、什么是液態金屬?
“液態金屬”又稱為非晶合金或金屬玻璃。液態金屬的英文是Liquidmetal,是美國加州的Liquidmetal Technologies公司開發的一種新型金屬合金,為眾人熟知是源于同名于著名《終結者2》電影中的液態金屬機器人。“液態金屬”使用時呈固態金屬,但其固態原子的排列方式類似于液體金屬的原子排列,不存在周期性排列的晶體結構,即原子排列短程有序,長程無序。簡單的說,“液態金屬”是一種微觀結構類似于金屬液體原子排列方式的固態金屬。這種獨特的合金材料具有獨特的性能和成型工藝優勢,在智能手機等消費電子品、汽車產品、醫療、軍事以及航空航天領域有巨大的應用前景,且部分產品已經開始規模化生產。
形成機理:冷卻速度快,金屬從液態凝固時,原子來不及形成周期性晶格排列。
液態金屬種類:
Fe基、Ni基、Co基、Zr基、Ti基、Al基、Mg基、Cu基、Ca基等多種系列的非晶態合金
EON使用的液態金屬:EON(EON1;EON2);屬Zr基(60%以上Zr),其余成分包含Al、Cu、Ni等
EON1合金冷卻速度:≥100℃/S
液態金屬具有以下特點:
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高強度、高硬度。強度超過鎂鋁合金的10倍、不銹鋼、鈦合金的2倍;硬度是鎂鋁合金的10倍以上、不銹鋼、鈦合金的1.5倍以上;彈性形變度大于不銹鋼的10倍;
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極強的耐磨性和耐腐蝕性,耐劃傷;
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成型工藝上接近“凈成形”,所需要的后期加工較少,可以有效降低過多的后加工成本。
二、液態金屬應用案例
1. 汽車領域
宜安科技2017年5月15日公布的投資者關系記錄顯示,公司用液態金屬(非晶合金)生產的汽車門鎖扣,已成功在特斯拉的新能源車上得到應用。
2. 手表
圖 世界上第一款由陶瓷和液態金屬打造的限量版手表——歐米茄海馬系列海洋宇宙型1948限量款腕表,液態金屬鑲嵌的刻度,圖片來源新浪博客
3. 手機
液態金屬早在2010年就被蘋果公司用作iPhone4/4s 的SIM卡針。而且,據網上消息,OPPO、華為等品牌的部分智能手機的SIM取卡針、卡槽以及轉軸方面也應用了液態金屬。
圖 iPhone4S的SIM卡針采用的液態金屬,圖片來自驅動中國
4. 其他
除了上述應用以外,液態金屬還憑借良好的生物相容性應用于醫療器械,可用于手術刀、骨釘骨板、人造牙齒、生物傳感器等領域;無晶界、抗太空輻射性能,可用于航空航天空間探索器,如太陽風收集器等;優良的比剛度,比強度和高的硬度,是高爾夫桿頭的擊球面的最好材料;液態金屬在樂器、耳機以及眼鏡框架上也有應用。
圖 美國液態金屬公司用vitreloy材料制造的高爾夫球桿擊球頭,圖片來自網絡
圖 使用非晶合金材料制造的多種高強度工具,圖片來自網絡
圖 液態金屬應用于耳機,圖片攝自宜安科技
圖 液態金屬應用于眼鏡框架,圖片攝自宜安科技
三、不銹鋼成熟中,液態金屬是否會是手機金屬件的下一個選擇?
由于iPhone引領的全面屏以及無線充電趨勢,以及5G帶來的手機結構變化,雙玻璃/陶瓷+金屬中框設計已經成為了主流,而目前使用較多的金屬中框材質為不銹鋼和鋁合金。
而相對于不銹鋼或鋁合金中框,液態金屬具有性能和價格優勢。首先,液態金屬外框的強度比不銹鋼和鋁合金要高很多,在輕薄的同時,也能能夠保護手機免受沖擊和屏幕破損。其次,由于凈成型+CNC/激光工藝制程相對較短,相比不銹鋼中框(我們估算其價格在280元左右)節省30%以上成本。同樣在手機小件上,作為攝像頭、指紋的支撐支架,液體金屬在這些小件的成本上更有優勢。據悉,華為小米已經小批量采用,大客戶已經送樣,模組廠也在跟進。
綜上,我們可以看出,液態金屬相對于不銹鋼等中框材料來說,在成本、性能上具有非常大的優勢。但是液態金屬在應用推廣上還存在產能瓶頸和廠商壟斷等問題,不知道隨著產業發展,液態金屬是否會是手機金屬件的下一個選擇?
四、液態金屬主要生產企業介紹
1.東莞宜安科技股份有限公司
東莞宜安科技股份有限公司成立于1993年5月,是一家集輕合金材料研發、生產、營銷為一體的國家火炬計劃重點高新技術企業,液態金屬、生物可降解醫用鎂合金、鎂鋁合金汽車產品為公司三大重點板塊業務。產品范圍包括消費電子、高端LED幕墻、醫療器械、汽車配件、通訊設備、大型結構件(車門、電視幕墻等)等。
宜安科技作為行業內較早進行液態金屬研發的企業,擁有全球最大規模生產鋯基非晶合金的生產線,由材料的精煉、模具制造、精密加工、表面處理及生產非晶合金設備的制造能力,具有完整的產業鏈。近年來在國內頂尖非晶專家技術支持下,成功開發并生產大形塊狀非晶系列產品,是目前為止全球唯一一家能對外公布具備大形塊狀非晶金屬成型能力的企業。
官網:http://www.e-ande.com
圖 宜安科技液態金屬測試樣條
圖 宜安科技液態金屬用于攝像頭裝飾件
東莞市逸昊金屬材料科技有限公司成立于2014年11月,是宜安科技的控股子公司(宜安科技持股60%,鋯安科技持股40%),具有行業內比較完善的技術研發團隊和產業鏈,在非晶研發和量產、粉末冶金、精密模具加工設計等方面有著突出的技術優勢。
2.上海馳聲新材料有限公司
上海馳聲新材料有限公司,是一家專門從事塊體非晶合金材料配方&成型設備和加工工藝的研發、生產制造、全球銷售于一體的高科技公司,是隸屬于上海富馳高科技股份有限公司。
富馳高科成立于1999年,是長三角地區首家、國內最大的金屬粉末注射成型(MIM)產品大批量生產制造商,致力于運用MIM & CIM技術生產小型、大批量、三維形狀復雜的高性能金屬/陶瓷零部件。
上海馳聲現已布局完成液態金屬手機中框外觀件全套生產線,從模具設計制造、母合金熔煉、全真空壓鑄成型、二次加工到表面拋光處理等,包括產品的各項檢測都都可以在廠內完成,并建成多個保密車間,很好的保證了新產品開發過程中的保密需求。
圖 上海馳聲新材料液態金屬手機中框
3.常州世竟液態金屬有限公司
常州世竟液態金屬有限公司(Changzhou Stream Liquid Metal Co., Ltd),是一家專業從事液態金屬材料研發、制造、銷售的高科技公司,致力于為全球消費電子、智能裝備及先進醫療設備客戶提供完整的液態金屬解決方案,目前已經成功完成了液態金屬小批量試制。
官網:http://www.streammetal.com/
圖 液態金屬手表表框
艾邦建有液態金屬交流群,包括手機終端,加工廠商,設備廠商,耗材廠商等行業內人士加入,歡迎掃下面二維碼或添加群主微信:aibang360014,驗證信息“液態金屬”:
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