苏州高测自动化说说电子产品常用五金材料有哪些?

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产品结构工程师除了要学会PROE软件以及结构设计以外,还需要了解产品的材料,性能,以及表面处理工艺,只有了解了这些,对于后续结构设计才会如鱼得水,游刃有余。
为什么要在分享结构设计知识和PROE软件相关技巧之前,苏州高测自动化给大家先说这些材料和工艺的基础知识就是为了大家后续做结构设计有所参考,说到结构内容的时候涉及到一些材料和工艺会更加容易理解。
下面苏州高测自动化和大家介绍电子产品中常用的五金材料,因为材料涉及的面非常广,还有材料型号也非常多,可能一两篇文章都不能详细介绍完,如果感兴趣的朋友和大家想更深入了解五金材料的话,后续会弄一个专题来介绍,详细阐述用途和材料性能,及选型。


这篇只是和大家说下简单和常用的一些五金材料:
不锈钢
什么是不锈钢?
不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同,普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀,而耐酸钢则一般均具有不锈性。
我们生活中常见的餐具(比如不锈钢碗筷),家里装修用的不锈钢护栏,电梯装饰面板等,这些属于耐酸钢,属于高端钢种。
而建筑材料所用的钢管,模具用的钢材,螺丝钉,弹簧等这类一般会用普通不锈钢,会生锈,所以表面都需要做处理,属于不耐化学介质腐蚀钢,属于普通钢种。
不锈钢的种类有哪些?
不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢Cr系、铁素体钢Cr系、奥氏体钢Cr-Mn-Ni系/ Cr-Ni系、奥氏体-铁素体(双相)Cr-Ni系不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等
钢铁是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。
按成分可分为Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)、耐热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。
200系属于普通不锈钢类(200系也有特殊的高端钢种)
300系与400系属于高端钢种。
500系与600系属于高端中的战斗机,特殊钢种。

不锈钢的型号有哪些(常用的几种型号)
200系列:铬-锰-镍
201,202等:以锰代镍,耐腐蚀性比较差,国内广泛用作300系列的廉价替代品
300系列:铬-镍 奥氏体不锈钢
301:延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
302:耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。
303:通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
304:通用型号;即18/8不锈钢。产品如:耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成分是 18 % 铬加 8 % 镍。为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。GB牌号为10Cr18Ni9Ti。
316:继304之后,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
 
那么下面我们再归纳一下这几种材料的性能(常用)。
201:以锰代镍,耐腐蚀性比较差,不具备耐酸碱,易生锈。
常用于结构件,比如加强固定件,弹片,弹簧,螺丝钉,铆钉等。
301:延展性好,用于成型产品,301要比304稍微硬一些,比较难做拉伸等加工。焊接性好,抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。耐腐蚀性能比304差,有磁性,易生锈。常用于结构件,比如加强固定件(早前智能手机里,前壳用模内注塑的钢片基本是用这个型号),弹片,弹簧,螺丝钉,铆钉等。
304:一种通用性的不锈钢材料,耐高温方面也比较好,一般使用温度极限小于650℃。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能,无磁性。常用于手机外壳,电子产品外观件,工业用耐蚀容器、食品用餐具、家具、栏杆、医疗器材等
防锈性能 :304>301>201

不锈钢外观有那些效果及流程
1,表面加工效果
可分为,拉丝效果,喷砂效果,粗细由砂带决定,大体等级可分为120/150/180/220等,另外还有高光镜面效果,腐蚀雾面效果,镭雕雾面效果,机加工CD纹效果。
2,表面电镀效果
如果用304或316不锈钢,外观效果做高光镜片,可不做电镀,直接做原色也可达到理想效果,如果要求要,那就要去做电镀,电镀着色可成五颜六色,根据色号而定。
3,产品处理流程
原料→冲压→抛光→(拉丝或者喷砂或者其他)→清洗→电镀→字符镭雕或字符丝印→包装完成
4,外观效果检测要求可根据自行定制要求去检测。

不锈钢在我们电子产品中更多的运用在内部结构件中,因为其结构的复杂和可制造性有限。外观工艺处理也比较局限,而在产品工艺中只会写明是不锈钢,而作为结构工程师就要知道不锈钢有那些型号适用,在提供给供应商制造过程中要说明是什么型号,常用301和304。

铝及铝合金
铝为银白色轻金属。有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。用酸处理过的铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,不溶于水,但可以和热水缓慢地反应生成氢氧化铝,相对密度2.70/cm^3。熔点660℃。沸点2327℃。以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用

铝制品原材种类
型材类:铝型材,铝管材,铝棒材(实心管材),铝排材(实心型材),铝线材,铝焊条
板材类:铝板材,铝箔材,铝带材(卷料)
铸造类:铝铸件,铝粒

铝材牌号
1×××系列为:纯铝(铝含量不小于99.00%)
2×××系列为:以铜为主要合金元素的铝合金
3×××系列为:以锰为主要合金元素的铝合金
4×××系列为:以硅为主要合金元素的铝合金(工业电子产品常用系别)
5×××系列为:以镁为主要合金元素的铝合金(工业电子产品常用系别)
6×××系列为:以镁为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金
7×××系列为:以锌为主要合金元素的铝合金
8×××系列为:以其他元素为主要合金元素的铝合金
9×××系列为:备用合金组
牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况,牌号的最后两位数字以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。

以下是常用牌号的性能及运用
1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具
2011 快削合金,切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。适用于音量轴、光学组件、螺丝头,螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道
4A01 属于含硅量较高的系列,具有耐热、耐磨的特性,通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料
5052 为中程度强度之最具代表性合金,耐蚀性、溶接性及成形性良好,特别是疲劳强度高,耐海水性佳。用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等  
5083 溶接构造用合金。在实用非热处理合金中是最高强度之耐蚀合金,适用于溶接构造。耐海水性、低温特性良好船舶、车辆、低温用容器、压力容器
6061 热处理型之耐蚀性合金。用T6处理能有非常高的耐力值,但溶接接口之强度低,因此适用于螺钉、铰钉 船舶、车辆、陆上构造物
6N01 中强度之挤型用合金,有6061与6063之中间的强度,挤出性冲压淬火性均良好,可作复杂形状之大型薄肉形材,耐蚀性、溶接性均佳。适用于车辆、陆上构造物、船舶
6063 代表性的挤出用合金,强度比6061低,挤出性良好,可作复杂的断面形状之形材,耐蚀性及表面处理性均佳 建筑、公路护栏、高栏、车辆、家具、家电制品、装饰品 。
7072 电极电位低,主要用于防蚀性覆盖皮材,亦适用于热交换器之散热片。 铝合金合板材之皮材,散热片,空调器铝箔与特薄带材
7075 铝合金中具有最高强度的合金之一,但耐蚀性不佳,与7072之覆盖皮材可改善其耐蚀性,但成本提高。适用于 航空器、滑雪杖 厚板 锻造品
铝的表面处理工艺
1,喷砂或拉丝后阳极氧化
2,电泳涂漆
3,抛光后粉末静电喷涂,氟碳喷涂
4,抛光镜面后镀钛与镀钛金,或电镀
5,各式花样木纹热转印
6,高分子PVC覆膜

以下为电子产品常用的几种牌号
产品要求比较硬,表面处理为粗拉丝或粗砂面,选择用5000系铝合金,常用:5052
产品表面处理要求高的,不能有沙孔,型材痕迹,选择用6000系铝合金,常用:6063/6061
产品要求价格便宜,需要拉伸形体复查,选择用2000系纯铝,常用:2011
产品高强度,高硬度,需要承载结构用,选择7000系铝合金,常用:7075

结构设计完成后,出工艺说明时可标注好,材料,材料牌号,表面处理方式。比如:铝型材,牌号6063,表面阳极氧化,喷砂雾面