Алюминиевый сплав 7000 серии в корпусах смартфонов¶

Алюминиевый сплав 7000 серии — это группа высокопрочных алюминиевых сплавов, легированных преимущественно цинком, магнием и медью, которые в 2010-х годах получили распространение в качестве материала для корпусов смартфонов премиального и среднего ценовых сегментов. В металлургической классификации данная серия относится к термически упрочняемым сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, обладающим наибольшей механической прочностью среди всех деформируемых алюминиевых сплавов.

¶История применения

Долгое время основным материалом для металлических корпусов смартфонов служил алюминий 6000-й серии (преимущественно сплав 6063), который отличался хорошей обрабатываемостью и достаточной пластичностью. Однако с ростом размеров устройств и требований к жёсткости конструкции производители столкнулись с проблемой изгиба корпусов, получившей широкую огласку в 2014 году после инцидента с iPhone 6 Plus.

В ответ на это компания Apple начала использовать в корпусах сплав 7000-й серии, в частности модификацию 7075, которая до этого применялась в аэрокосмической промышленности и производстве велосипедных рам. Первым массовым устройством с таким корпусом стал смарт-часы Apple Watch Series 2 в 2016 году, а затем и смартфоны линейки iPhone 7 и последующих моделей. Вслед за Apple сплавы 7000-й серии начали применять и другие производители, включая китайские бренды (Xiaomi, OnePlus, Huawei) для флагманских моделей.

¶Свойства и характеристики

Основные преимущества сплавов 7000-й серии перед 6000-й:

• Высокая прочность: предел прочности сплава 7075-T6 достигает 510–570 МПа, что сопоставимо со многими сталями и в два-три раза превышает показатели сплава 6063.
• Устойчивость к деформации: корпус из такого сплава значительно лучше сопротивляется изгибу и скручиванию.
• Твёрдость поверхности: снижает вероятность появления вмятин и царапин при падениях.

К недостаткам относятся:

• Сложность обработки: сплав требует более дорогого инструмента и точной настройки станков с ЧПУ.
• Хрупкость при точечных ударах: при локальном воздействии возможно скалывание и трещины, тогда как 6000-я серия чаще гнётся без разрушения.
• Коррозионная стойкость: ниже, чем у сплавов с магнием и кремнием, что требует обязательного анодирования или нанесения покрытий.
• Сложность анодирования: цветное анодирование 7000-й серии даёт менее насыщенные оттенки, чем у 6000-й.

¶Технология производства корпусов

Корпус смартфона из сплава 7000-й серии изготавливается методом механической обработки из цельной заготовки (прутка или плиты) на станках с числовым программным управлением. Процесс включает черновую и чистовую фрезеровку, сверление отверстий, нарезание резьбы. После обработки деталь подвергается термическому старению для достижения максимальной прочности, затем — пескоструйной обработке и анодированию.

Из-за высокой твёрдости материала стойкость режущего инструмента снижается, а время обработки увеличивается по сравнению с 6000-й серией, что повышает себестоимость корпуса. В связи с этим сплав 7000-й серии применяется преимущественно во флагманских устройствах, тогда как в среднем сегменте чаще используется алюминий 6000-й серии или сталь.

¶Сравнение с альтернативными материалами

В современном производстве смартфонов сплав 7000-й серии конкурирует с другими материалами корпусов:

Начиная с конца 2010-х годов, наблюдается тенденция отказа от металлических корпусов в пользу стеклянных задних панелей, что связано с необходимостью поддержки беспроводной зарядки. Алюминий 7000-й серии в современных смартфонах чаще используется для средней рамки — несущего элемента конструкции, соединяющего стеклянные панели.

¶Перспективы

Несмотря на распространение стекла и керамики, сплавы 7000-й серии сохраняют позиции в качестве материала для силовых рамок и внутренних конструкций. Разработка новых модификаций с улучшенной коррозионной стойкостью и обрабатываемостью продолжается, что позволяет прогнозировать сохранение их использования в устройствах, где критичны прочность и малый вес.

¶Источники

• ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки».
• Свойства и применение алюминиевых сплавов серии 7xxx (справочные данные Aluminum Association).
• Материалы конференций по производству электроники (SMTA, IPC) за 2016–2020 годы.