随着通信和数字技术的飞速发展，手机在短短二十几年时间内，已经过了数次升级换代，成为科技进步的时代缩影，而手机外壳不仅是手机强有力的防护伞，能有效地减少灰尘的侵袭，降低意外摔落的损害，增强手机的使用寿命，更重要的是能提升使用者的产品体验。

因此，制作手机外壳的材料要求具有强度高、耐热导热性良好、具有电磁屏蔽性、尺寸稳定、外观好等特点，而成形产品则向轻量薄壁化方向发展，以达到保护、散热、美观的作用，这也对手机外壳的成形工艺提出了更高的要求。

手机外壳材质变化之路

工程塑料

工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料，常用于制造手机外壳的工程塑料主要有PC、ABS、PC+ABS三大类。

PC学名“聚碳酸酯”，俗称“防弹胶”，是一种无色透明的无定性热塑性材料，具有特别好的抗冲击强度、耐热、阻燃等特点，适用于对强度要求较高的手机外壳，其缺点是价格较贵、流动性和耐磨性较差。

ABS学名“丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物”，俗称“超不碎胶”，具有超强的易加工性，高流动性，价格便宜，适用于对强度要求不太高的部件，如手机内部的支撑架等。缺点：密度较大、质量较重，且塑料本身的导热性能较差。

PC+ABS综合了PC和ABS的性能，具有ABS的易加工性和PC的优良机械特性和热稳定性，流动性好，强度不错，价格适中，但容易发生熔体破裂。适用于绝大多数的手机外壳，只要结构设计比较优化，强度是有保障的。

金属材料

金属材料也因其特有的尊贵典雅和优良的物理性能而被用于制造手机外壳，不过金属外壳存在开模周期长、工序繁多、良率低的缺点，因此，金属外壳多用于高端手机和智能手机。目前可用于制造手机外壳的金属材料主要有奥氏体304、铝镁合金、镁合金、钛合金等。

奥氏体304

奥氏体304是指在高铬不锈钢中添加适当的镍而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。其优势在于：

• 奥氏体不锈钢的生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%，且奥氏体304更为常见，因而成本非常低廉；

• 无磁性；

• 强度及硬度高，因此不易留下严重的划痕而显旧，相较铝合金耐用性更好。

  
  

缺点：

• 导热系数较差，易发热，小米4手机就被爆出过有关金属边框发热严重的问题；

• 与铝合金相比，不锈钢材料密度大，且其产品基本上呈现金属原色，想要染色只能用工艺复杂的化学着色法，相较于阳极氧化铝的着色成本偏高，因此，限制了不锈钢材料在手机上的大面积使用。

铝合金

铝合金材质中常用于制造手机外壳的是铝镁合金，即以Mg为主要添加元素的铝合金。从iPhone5开始，苹果公司就开始在手机外壳材料上选用铝镁合金6063，这种材质是6xxx系中最适宜变形加工的合金。

MX4铝镁合金的优点：

• 质量轻、散热性较好、抗压性较强，能充分满足手机产品高度集成化、轻薄化、微型化、电磁屏蔽及散热的要求；

• 银白色的铝镁合金外壳可使产品更豪华、美观，易于上色，且可以通过表面处理工艺变成个性化的粉蓝色和粉红色，为手机外壳增色，这是工程塑料以及碳纤维所无法比拟的。

• 缺点：铝镁合金并不是很坚固耐磨，成本较高，比较昂贵，且成形比ABS困难。

镁合金

对于手机来说，因为重量的原因，手机外壳和骨架都要轻量化，因此金属材料的比强度越高越好，现实中，比强度最高的是高强度的钛合金和超高强度钢材以及镁合金。钛合金价格昂贵，加工困难；超高强钢材也是天价，加工更困难；镁合金相对好一些，但是也比铝合金和普通钢材要贵。作为工业使用的密度最小的金属结构材料，镁合金具有较高的比强度、比刚度、良好的切削加工性和易于回收等优点，被称为21世纪的绿色工程材料。

使用镁合金制造手机外壳的优点：

• 密度低、比强度高、刚性佳，其主要力学性能接近于铝合金，但其密度却小于铝合金，比强度是铝合金的1.8倍。与工程塑料相比，镁合金的密度虽比工程塑料高，但其比强度是工程塑料的1.8倍左右；

• 具有极佳的防震性，耐冲击、耐磨性良好；

• 优良的热传导性，其热传导系数是工程塑料的300倍以上；

• 非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁屏蔽性佳；

• 相对于塑料，加工成型性能好，成品外观美观，质感佳;

• 镁合金是一种环保型材料，对环境污染小，其废料回收利用率高达85%以上，回收利用的费用仅为相应新材料价格的4%左右。

缺点：镁合金在材料制造、加工成形和产品使用过程中都存在被氧化的问题，因而它的应用受到很大限制，其优越性得不到发挥。

综上所述，金属手机外壳相对于塑料手机外壳有着众多优势：

• 更轻更薄，因为金属的轻度远比塑料要高，同时，轻薄正是目前手机的主流趋势；

  
  

• 散热好，目前手机的功耗是越来越高，某些手机采用低档的0.18微米工艺的芯片，这样的手机在通话时如果采用塑料外壳是完全可能烫手的，而金属外壳的散热效果要好得多；

• 防辐射效果好，手机的芯片在使用时发出的高频电磁波往往会穿透外壳，互相干扰成为噪声源，影响通讯以及运算品质，金属手机外壳可直接屏蔽电磁波，无需像使用塑料外壳时还需要电镀屏蔽膜，而辐射越小，对人的健康越是有利；

  
  

• 绿色环保，金属外壳是可以回收利用的，而塑料外壳则无法回收利用，自然状态下要数十年才能完全分解，环境污染大。

  
  

• 此外，镁合金以其质轻、耐高温、可塑性强、电磁屏蔽率高及回收利用率高的特点，必将会获得强调轻、薄、短、小的移动电话制造商的青睐，镁合金手机外壳的流行大潮即将涌向手机市场。

玻璃材料

相比金属与塑料，玻璃的硬度和抗冲击力是最好的，热导率处于两者之间，但比塑料更具通透感，比金属更易着色，此外，玻璃对无线信号的影响也较低，因此玻璃材料的手机可以采用内部天线。

但玻璃材料的缺点在于：易碎和弹性有限，故采用玻璃材质的手机往往更加脆弱，且几乎都是平面设计

复合材料

科技的不断发展，既拥有铝镁合金高雅坚固的特性，又有ABS工程塑料的高可塑性的高性能纤维逐渐受到人们的青睐，但是高性能纤维的成本较高，因此，一般情况下，我们可采用高性能纤维作为塑胶材料或金属材料的增强剂，来制备作为手机外壳的复合材料。其中，常用的纤维材质包括碳纤维、玻璃纤维以及凯芙拉纤维。

其他材质

除过较常见的工程塑料、金属、玻璃以及复合材料外，还有木质、陶瓷以及采用蓝宝石镜面、纯金或白金等材料打造的手机外壳。

几种主要材质对比

手机外壳成型工艺

一体成型机身工艺

目前，业界在制造金属手机外壳时，一般采用多次铣削的方法将毛坯加工成需要的形状，即所谓的手机一体成型机身工艺（Unibody）。具体为：把铝合金挤压成板材，然后通过数控机床进行一体成型的机械加工技术，之后再经过注塑、剖光、打磨和阳极氧化等后期处理，即可完成手机外壳的制造。

• 优点：一体成型、工艺流程短、整洁、整机零部件少；

• 缺点：数控加工过程中材料利用率低，且对机床精度要求高，初期设备投入大。

冲压成型

手机外壳的冲压成型工艺属于高精度冲压，其基本工序包括拉深和冲孔。手机外壳是浅盒形件，其成型过程可看作是直边部分的弯曲和圆角部位的拉深，且这两部分是一个整体，变形过程中会相互作用，应力应变状态较为复杂，所以模具采用单工序模，拉深和冲孔分开进行，若先冲孔则在后续拉深时会造成孔的变形，故采用先拉深后冲孔的工序过程。

其冲压成型的具体步骤包括：落料、拉深、修边及冲孔，与其对应所用到的模具共三套，分别是落料模、拉伸模和冲孔模，如图所示。

手机外壳冲压成型的优点：

• 由于冲压件的尺寸精度由模具来保证，具有一模一样的特征，所以质量稳定，互换性好；

• 对于普通压力机每分钟可生产几十件，而高速压力机每分钟可生产几百上千件，所以它是一种高效率的加工方法。

缺点：

• 只能用于结构简单的手机外壳成型，伴随着初始冲压板材壁厚的增加，则冲压成型难度增大，势必会增加冲压成形的成本；

• 冲压过程中，需要严格控制坯料温度、模具温度、润滑条件等众多参数，否则易出现拉裂、起皱等缺陷，所以成型工艺过程较复杂。

压铸成型

压铸即“压力铸造”，是指液态或半液态金属在高压作用下，以较高的速度充填到模具型腔中，并在压力作用下凝固而获得所需铸件的一种特种铸造技术。

压铸具有高压和高速充填模具型腔的两大特点：

• 能够满足成形薄壁零件的要求；

• 得到的压铸件可不经加工或只是个别部位加工就可以直接使用。

压铸成型金属手机外壳的缺点：

• 在压铸过程中，金属液的充型速度很快，会使型腔中的气体来不及排除而留在铸件中，易形成气孔缺陷；

• 金属液高速充型时，如果排气不顺畅则会导致型腔内气体被压力增大，气体背压的出现会增大金属液充型阻力，使充型速度下降过快，易造成浇不足、冷隔等铸造缺陷；

• 由于压铸机的造价较高，且压铸模具的结构一般较复杂，制造周期长，压铸机和模具的维修成本也较高，因此，压铸工艺不适合于小批量生产。

注射成型

外壳注射成型技术的工作原理是：将工程塑料颗粒或金属颗粒熔化，然后以高速、高压方式将其注射入闭合的金属模腔内进行成形。常见的螺杆式触变注射成型机的示意图如图所示：

螺杆式触变注射成型机示意图

该装置由高速射出机构、原料输送部、螺杆、套筒和喷嘴组成，工作时，将米粒大小的工程塑料或金属颗粒作为原料从装料筒投入圆筒，通过螺旋杆的旋转将圆筒后部的原料往前部传送，在传送的同时由圆筒外部的电加热器将原料加热熔化，最后，将得到的熔化或半熔化的原料通过螺旋杆高速推进注射到模具的型腔内完成成型。

注塑成型具有以下优点：

• 适用于大批量生产、产品尺寸精度高，质量稳定；

• 节约了材料、降低了成本；

• 缩短了生产周期，提高了生产率；

• 与传统的压铸相比，金属注射成型法具有无需熔炼浇注及气体保护，生产过程更加清洁、安全和节能的优点。