到液态金属,大部分人可能最先想到的是《终结者2》里来自未来的机械杀手“T-1000”液态金属机器人,在烈火焚烧后依然安然无恙,被爆头后还能自我还原,简直不要太6。但是事实上液态金属是不是真的这么6?当然不是。那液态金属究竟是什么样的,可以用在哪些方面?让我们一起来看一下。

一、什么是液态金属?

“液态金属”又称为非晶合金或金属玻璃。液态金属的英文是Liquidmetal,是美国加州的Liquidmetal Technologies公司开发的一种新型金属合金,为众人熟知是源于同名于著名《终结者2》电影中的液态金属机器人。“液态金属”使用时呈固态金属,但其固态原子的排列方式类似于液体金属的原子排列,不存在周期性排列的晶体结构,即原子排列短程有序,长程无序。简单的说,“液态金属”是一种微观结构类似于金属液体原子排列方式的固态金属。这种独特的合金材料具有独特的性能和成型工艺优势,在智能手机等消费电子品、汽车产品、医疗、军事以及航空航天领域有巨大的应用前景,且部分产品已经开始规模化生产。

手机金属中框下一站——液态金属

形成机理:冷却速度快,金属从液态凝固时,原子来不及形成周期性晶格排列。

液态金属种类:

Fe基、Ni基、Co基、Zr基、Ti基、Al基、Mg基、Cu基、Ca基等多种系列的非晶态合金

EON使用的液态金属:EON(EON1;EON2);属Zr基(60%以上Zr),其余成分包含Al、Cu、Ni等

EON1合金冷却速度:≥100℃/S

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液态金属具有以下特点:

  • 高强度、高硬度。强度超过镁铝合金的10倍、不锈钢、钛合金的2倍;硬度是镁铝合金的10倍以上、不锈钢、钛合金的1.5倍以上;弹性形变度大于不锈钢的10倍;

  • 极强的耐磨性和耐腐蚀性,耐划伤;

  • 成型工艺上接近“净成形”,所需要的后期加工较少,可以有效降低过多的后加工成本。

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二、液态金属应用案例

1. 汽车领域

宜安科技2017年5月15日公布的投资者关系记录显示,公司用液态金属(非晶合金)生产的汽车门锁扣,已成功在特斯拉的新能源车上得到应用。

2. 手表

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图 世界上第一款由陶瓷和液态金属打造的限量版手表——欧米茄海马系列海洋宇宙型1948限量款腕表,液态金属镶嵌的刻度,图片来源新浪博客

3. 手机

液态金属早在2010年就被苹果公司用作iPhone4/4s 的SIM卡针。而且,据网上消息,OPPO、华为等品牌的部分智能手机的SIM取卡针、卡槽以及转轴方面也应用了液态金属。

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图 iPhone4S的SIM卡针采用的液态金属,图片来自驱动中国

4. 其他

除了上述应用以外,液态金属还凭借良好的生物相容性应用于医疗器械,可用于手术刀、骨钉骨板、人造牙齿、生物传感器等领域;无晶界、抗太空辐射性能,可用于航空航天空间探索器,如太阳风收集器等;优良的比刚度,比强度和高的硬度,是高尔夫杆头的击球面的最好材料;液态金属在乐器、耳机以及眼镜框架上也有应用。

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图 美国液态金属公司用vitreloy材料制造的高尔夫球杆击球头,图片来自网络

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图 使用非晶合金材料制造的多种高强度工具,图片来自网络

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图 液态金属应用于耳机,图片摄自宜安科技

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图 液态金属应用于眼镜框架,图片摄自宜安科技

三、不锈钢成熟中,液态金属是否会是手机金属件的下一个选择?

由于iPhone引领的全面屏以及无线充电趋势,以及5G带来的手机结构变化,双玻璃/陶瓷+金属中框设计已经成为了主流,而目前使用较多的金属中框材质为不锈钢和铝合金。

而相对于不锈钢或铝合金中框,液态金属具有性能和价格优势。首先,液态金属外框的强度比不锈钢和铝合金要高很多,在轻薄的同时,也能能够保护手机免受冲击和屏幕破损。其次,由于净成型+CNC/激光工艺制程相对较短,相比不锈钢中框(我们估算其价格在280元左右)节省30%以上成本。同样在手机小件上,作为摄像头、指纹的支撑支架,液体金属在这些小件的成本上更有优势。据悉,华为小米已经小批量采用,大客户已经送样,模组厂也在跟进。

综上,我们可以看出,液态金属相对于不锈钢等中框材料来说,在成本、性能上具有非常大的优势。但是液态金属在应用推广上还存在产能瓶颈和厂商垄断等问题,不知道随着产业发展,液态金属是否会是手机金属件的下一个选择?

四、液态金属主要生产企业介绍

1.东莞宜安科技股份有限公司

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东莞宜安科技股份有限公司成立于1993年5月,是一家集轻合金材料研发、生产、营销为一体的国家火炬计划重点高新技术企业,液态金属、生物可降解医用镁合金、镁铝合金汽车产品为公司三大重点板块业务。产品范围包括消费电子、高端LED幕墙、医疗器械、汽车配件、通讯设备、大型结构件(车门、电视幕墙等)等。

宜安科技作为行业内较早进行液态金属研发的企业,拥有全球最大规模生产锆基非晶合金的生产线,由材料的精炼、模具制造、精密加工、表面处理及生产非晶合金设备的制造能力,具有完整的产业链。近年来在国内顶尖非晶专家技术支持下,成功开发并生产大形块状非晶系列产品,是目前为止全球唯一一家能对外公布具备大形块状非晶金属成型能力的企业。

官网:http://www.e-ande.com

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图 宜安科技液态金属测试样条

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图 宜安科技液态金属用于摄像头装饰件

东莞市逸昊金属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%,锆安科技持股40%),具有行业内比较完善的技术研发团队和产业链,在非晶研发和量产、粉末冶金、精密模具加工设计等方面有着突出的技术优势。

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2.上海驰声新材料有限公司

上海驰声新材料有限公司,是一家专门从事块体非晶合金材料配方&成型设备和加工工艺的研发、生产制造、全球销售于一体的高科技公司,是隶属于上海富驰高科技股份有限公司。

富驰高科成立于1999年,是长三角地区首家、国内最大的金属粉末注射成型(MIM)产品大批量生产制造商,致力于运用MIM & CIM技术生产小型、大批量、三维形状复杂的高性能金属/陶瓷零部件。

上海驰声现已布局完成液态金属手机中框外观件全套生产线,从模具设计制造、母合金熔炼、全真空压铸成型、二次加工到表面抛光处理等,包括产品的各项检测都都可以在厂内完成,并建成多个保密车间,很好的保证了新产品开发过程中的保密需求。

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图 上海驰声新材料液态金属手机中框

3.常州世竟液态金属有限公司

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常州世竟液态金属有限公司(Changzhou Stream Liquid Metal Co., Ltd),是一家专业从事液态金属材料研发、制造、销售的高科技公司,致力于为全球消费电子、智能装备及先进医疗设备客户提供完整的液态金属解决方案,目前已经成功完成了液态金属小批量试制。

官网:http://www.streammetal.com/

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图 液态金属手表表框

艾邦建有液态金属交流群,包括手机终端,加工厂商,设备厂商,耗材厂商等行业内人士加入,欢迎扫下面二维码或添加群主微信:aibang360014,验证信息“液态金属”:

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