手机金属机身是如何披上多彩外衣的？

智能手机已经成为生活中不可或缺的工具和饰品。近两年，智能手机刮起了金属机身的风潮，无论是国外知名品牌还是国内龙头企业，都紧随这一风潮，纷纷推出金属机身的手机。金属机身也由单一的金属原色渐渐披上了多彩的外衣，使得智能手机不再是简简单单的工具，而是发展成为艺术饰品。那么，金属是如何着色的呢？

如今，智能手机的金属机身大多使用的金属材料是镁铝合金。相对于之前使用的塑料机身，金属机身的加工难度更高，需要经过诸多切割、打磨和着色等五六十道工序，对加工成型后的金属表面的要求越高，所需要的工艺就越高。而金属着色是一个比较大的问题，金属不能像塑料那样加入着色剂后一次成型，只能通过表面处理的方式进行着色。目前，比较成熟的金属着色技术是阳极氧化技术，阳极氧化是金属或合金表面在外加电流的作用下形成一层氧化膜的过程。

大多科学家们比较认可金属铝的阳极氧化膜为两层膜结构，靠近金属基体的是与金属直接结合在一起的薄而致密的氧化铝（Al2O3）紧密层，该层致密层能够保护金属，使金属不被腐蚀；紧密层外面是垂直于金属表面生长的比较厚的水化的氧化铝多孔层，也就是说该层氧化铝结构中含有结晶水，微观上可形成大量纳米孔。这些孔的形状各异，有的是蜂窝状，有的是柱状，还有喇叭状等，这些孔的形状受到电解条件的影响。

^{iPhone 7 Plus}

在电解过程中，金属表面先形成很薄的紧密氧化物。随着时间的推移，氧化物薄膜会继续生长，由于电解液中的酸的作用，生长的过程中，氧化膜会局部溶解，形成原始的孔洞。随着氧化膜的增厚，其生长速度渐渐变小，在这个过程中，原始空洞渐渐变深，当氧化膜的生长速度等于溶解速度的时候，氧化膜不再增厚，处于一种动态平衡的状态。

氧化膜由于具有多孔结构，所以膜层具有很好地吸附性，对于燃料、盐类表现出很高的吸附能力，因此可以通过将着色剂添加到纳米孔洞和氧化膜表面来达到上色的目的，这样，手机就有了缤纷多彩的外衣。

^{铝阳极氧化膜结构模型}

最后，为了提高膜在恶劣环境中的抗腐蚀和抗划痕性能，要对氧化膜进行封闭处理，采用沸水或水蒸气封闭，经过封闭处理以后，氧化膜通过水和作用，转化为如玻璃一般坚硬的拜耳层（Al2O3·3H2O），这层膜有良好的抗腐蚀性。

^{铝阳极氧化扫描电镜图}

手机采用阳极氧化金属机身有很多优点。最大的好处是让产品拥有金属独有的光泽和触感，而且金属的材质强度高，能够满足窄边框的设计理念的同时，满足手机结构的强度要求。金属机身采用阳极氧化工艺处理以后，可以呈现丰富的颜色的同时，保持金属光泽，提升美感；还解决了塑料的材质硬度低、容易被划花的问题。阳极氧化工艺在为手机带来美丽的同时，带来了美丽外衣的保障。

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