苹果铝合金咋这么软?科普铝合金硬度以及苹果成本“优化”史

2026-09-21 3 0

这代iPhone17Pro系列发布之后,除了关于其外观的吐槽之外,最大的吐槽就是关于iPhone17 Pro系列的铝合金。大家在吐槽什么,是铝合金的质感差吗?我并不这么认为,铝合金反射率高,阳极氧化形成的膜硬,并且导热率高,再叠加阳极氧化膜的热阻效应,拿在手里是一种类似于高端陶瓷的质感,又凉又温润,不是那种刺骨的凉,因此铝合金质感差我是天然不这么认为的。当然不得不承认苹果这次铝合金的一个重要优势没有发挥出来,那就是铝合金的阳极氧化染色是把染料直接封到阳极氧化铝膜的小孔内的,因此理论上染料有什么颜色铝合金就可以染色成什么颜色,也就是说铝合金几乎可以被染成任何颜色。因此铝合金质感是不会差的,毕竟iPhone5代和se1都是铝合金的经典设计。那么大家在吐槽什么呢?这次iPhone17Pro系列的铝合金,貌似有点软!

1)铝合金真软吗?
铝合金真的很软吗?这个问题你不能单纯说铝合金软还是不软,因为那也得看什么排号的铝合金,并且看铝合金有没有做热处理硬化。铝合金按照排号,主要可以分为如下几个主要的排号:
5xxx系:铝镁合金,合金元素为镁;
6xxx系:铝镁硅合金,主要合金元素为镁和硅;
2xxx系:铝铜合金,主要合金元素为铜,又称为硬铝;
7xxx系:铝锌镁铜合金,主要合金元素为铜,镁,锌,又称为超硬铝。
值得注意的是,上述牌号不是首数字越大越好,不是越大强度越高;数字基本上代表上述铝合金被开发的时间先后顺序,按强度和硬度来说,7系>2系>6系>5系;按耐腐蚀性来说则是5系>6系>7系>2系,可以看到2系既不是最强的也不是最耐腐蚀的,因此苹果6遭遇折弯门之后,就直接采用了7系铝(具体牌号为7003-T6),没有用2系。
所以说,最强的最硬的铝合金就是7系,7系铝是很硬的,代表牌号7075-T6铝合金硬度150HB,超过工地上常用的Q235钢筋,接近304不锈钢;而7075也不是最硬的铝合金,7075以外还有7068铝合金,硬度200HB,比苹果用的不锈钢边框还硬,硬度超过304和316不锈钢。
这个硬度自然和钛合金没有办法比,因为TC4钛合金的硬度是330HB,但是也不至于软,因为7075的用途是自行车牙盘,飞机蒙皮甚至螺丝钉,你就知道7075有多强有多硬了,再不知道7075的硬度,和工地上的钢筋对比一下,对7075的硬度也有一个大概的认知。
而另一种常用的铝合金6063,作为6系代表牌号,它被用于制造iPhone6的外壳,同时带来了折弯门,它的硬度相比7075就低很多,只有大概80HB,差不多是7075的一半。

而除了硬度之外,铝合金的另一个重要参数是强度。强度实际上有2种,一种屈服强度一种拉伸强度。对一块金属,受力到刚好变形的时候受到的力是屈服强度,高于屈服强度,金属就该塑性变形了;而断裂时的力则为拉伸强度。对于手机来说,我们自然是希望手机不要一摔一个坑,也就是屈服强度要高。那么拉伸强度就不重要了吗?也是不对的,还记得刚才我们讲过的硬度吗?金属的硬度和其拉伸强度大致有一个正比关系,金属越硬拉伸强度一般越高。
对于强度,一般我们知道金属截面积越大,能承受的力越高,所以说强度就是一个力除以面积的量,因此可以用MPA表示。对于刚才提到的7075铝合金,其拉伸强度>560MPA,屈服强度>490MPA,这个值比很多铁合金(钢)都要高。而对于6063铝合金,其抗拉强度260MPA,屈服强度220MPA,差不多是7075铝的一半。而对于tc4钛合金,这个值分别是拉伸强度1050MPA,屈服强度900MPA,显著高于7075铝合金,这也就是为什么钛合金边框那么耐摔。
而铝合金的合金元素越多,强度越高,意味着其塑性越低,金属的强度一般牺牲其塑性实现。塑性变形的减少意味着其表观更脆。对于6063铝合金,其断裂伸长率高达13%,而7075铝合金断裂伸长率只有7%。这个点非常重要,我后面会再提到。

2)苹果的铝合金为什么软?
在前面提到,7000系铝合金的代表牌号7075的硬度胜似钢筋,理论上不应该这么软才对啊。为什么这次的苹果铝合金如此软?我原来以为应该是苹果的边框太薄了导致的,但是后来外媒的评测告诉我我错了。
外媒igors lab针对苹果铝合金外壳进行了元素分析,结论为:

我们可以看到这里面大概是89%的铝和10%的镁,是6系吗?没看到硅,是7系吗?没看到锌和铜,是2系吗?没看到铜。所以,苹果这次用的竟然是5系铝合金!
所以说苹果的新闻稿肯定是闹乌龙了,这次的铝不是7000系铝。当然新闻稿里的乌龙不止这一个,包括外壳成形技术,这次的外壳也不是拉丝的铝合金,而是喷砂的。相信去网上搜一下就能看到两种表面处理技术的样貌区别,这里就不再放图了:

当然这也不是苹果第一次闹乌龙了,之前还出现过搞错M2的核心数的乌龙:
当然,苹果用5系铝,我的判断依据肯定不止这一个外媒测试。还记得前面说过7系铝相对很脆吗?再看封面图,7系铝断然不可能摔出来这么大的变形的同时还不断的。这种软的像奶油一样的特性恰恰是合金元素少的5系的天生优势。因此这增加了我对于苹果铝合金使用5系的怀疑,以前7系的跌落,大家看看苹果6s的跌落测试就会对真7系有多硬有一个估计了。
在前面我们提到,5系铝合金基本上是强度最低的一类铝合金,为什么苹果要用5系铝呢?从结构设计师的角度,苹果用5系铝当然是因为7系铝的天生劣势:难以压铸(当然forge更正确的翻译是锻造,但是锻造容易不知所云,所以说压铸既有压又有铸(加热),更传神一些)。而与之相反的是,5系铝压铸性能却很好。对5系铝进行简单的加热,就可以对其进行冲压塑形,显著降低工时。
有人可能会问,苹果以前不是没用过7系,以前7系难压铸的问题,苹果是怎么解决的?答案是:苹果知道7系难压铸,所以iPhone6s/7,苹果根本没想着压铸,苹果直接用一整块铝合金板CNC铣出的外壳形状,而非现在iPhone17系列的先大概压铸出外形之后用CNC微调的方式。相比铣一整块铝板,先大概塑型之后再进行微调更节省工时,单位时间产量更大,但是用不了7系铝,强度显著变低。

3)苹果为了降本都做了那些“优化”?
要说苹果的话,可以说从乔布斯离世后5年(大概在iPhone7)开始,对手机外壳就逐步进行降本增笑的操作,我们一代一代讲:
1.苹果5/5s
采用6063铝合金外壳,虽然材质并没有特别高端,但是在当时技术上采用了多个第一:第一个使用铝合金cnc技术,用一整块铝板cnc出来外壳,材料浪费率高达95%,这种豪横的减材制造,只为了获得一个苹果认为最完美的外壳设计的豪横做法震惊业界。同时为了避免手机后面的两块陶瓷材质和铝合金之间的缝隙,苹果特别建造了一套陶瓷片尺寸激光定位选形系统,针对每个后壳的形状挑尺寸合适的陶瓷片,这种方式能确保陶瓷片和后壳之间的缝隙不大于0.01mm,也就是说用放大镜都很难看到缝隙。并且后摄第一次采用蓝宝石玻璃镜片(并非单晶蓝宝石,近似于透明氧化铝陶瓷),且蓝宝石镜片和陶瓷片间缝隙也小于0.03mm。
除此之外,5s还用了多个业内第一:激光融化铝合金打出高亮的苹果标,为了一个标动用之前手机业内从未采用过的方法,只有那时候豪横的苹果做得出来。除此之外,所有按键和开孔都做了特殊的倒角,充电口也添加了同色的不锈钢包边。
也就是这种近乎强迫症式的对外观质感和细节的追求,造就了一代经典,也掀起了安卓全金属机身的风潮。虽然安卓模仿颇多,但是时至今日我依然觉得5s的金属后壳是最经典最高端的一代,无出其右,处处都能看见爆炸的成本与吹毛求疵的细节追求。
2.苹果6/6s/se1/7
苹果6维持了6063铝合金,但是因为机身过薄叠加边框不够厚导致了弯曲门。但是这代外壳依然很苹果,随处可见的金属倒角的细节,以及可能是觉得亮面铝合金不耐划,苹果标被改成了不锈钢镶嵌标。并且这代投入了巨大的成本做纯圆弧状的边框,我能感受到这代成本也是巨高,但是因为缺乏高亮元素以及能炫技的设计,大量成本都投入到了视觉上很难直观第一眼看到的地方,再加上元素比例不协调显得比较丑,我个人觉得没有5s那代高端。
6s和7这代我个人认为是苹果单后壳加工成本最高的一代。因为把铝合金换成了硬了2倍的7系铝合金,加工难度急剧上升,对刀具的磨损显著增加,这导致6s这代单后壳成本相比6增加了一倍以上,更不用说7出了一款亮黑色铝合金。至于为什么苹果的铝合金要出亮面还要在阳极氧化后再次抛光,是因为铝合金自己的阳极氧化膜凹凸不平导致铝合金呈现雾面(这点看安卓的亮面铝合金边框对比苹果的不锈钢就知道了),因此若想呈现镜面效果,就必须要在阳极氧化后对阳极氧化膜进行抛光。而至于为什么只有一个亮黑色,那是因为铝合金阳极氧化后不但阳极氧化膜表面凹凸不平,而且金属和阳极氧化膜的界面也是凹凸不平(不管之前抛光的多亮,在阳极氧化后都是如此),因此如果上透明非黑色染料,就算铝合金阳极氧化膜表面抛光的再光亮,最终呈现的视觉观感也是雾面的(因为铝合金阳极氧化膜是透明的)。
而苹果只要不省钱,对于行业就是福音。在苹果做unibody的cnc铝合金后壳之前,行业内的cnc从未如此成熟,基本上又贵又慢,因此安卓手机不愿意用cnc铣一整块铝板去做后壳,成本太高。苹果的魔力是它全球的出货量,iPhone出货量以亿计,因此有魔力把原来成本贵的东西变便宜。在苹果5之后,苹果向代工厂定制的大量cnc机床和技术快速流入市场,不但导致安卓进入了全金属后壳的黄金时代,金属cnc成本大幅降低,而且cnc还反哺了其他行业,如今键盘鼠标这些不上cnc都难称高端,而cnc件价格逐渐降到了几十块一个,甚至打火机都用cnc阳极氧化铝的工艺造后壳,这就是苹果对金属cnc行业带来的贡献。
而苹果转向7000系铝,也给阳极氧化行业做了不少的贡献。在苹果之前,行业内7000系铝阳极氧化颜色很少,成本高,因为没有钱投入研发,7000系阳极氧化发黄发黑的问题一直没有解决。而iPhone6s出货量以亿计,阳极氧化问题解决不了怎么行?因此,如今淘宝上几块钱一个的7075螺钉都能做绚丽的彩色阳极氧化,并且没有发黄发黑,也要感谢苹果在7系铝合金阳极氧化技术上的资金投入。也就是说对于苹果来说,只要它肯干,敢于为了领先业界投入,它真能改变世界,拯救一个行业甚至创造一个行业,只可惜自iPhone8之后,苹果再无改变世界。

se1代继承了5代的设计,这是我认为最后一代高端的外壳设计了。它保留了诸多5代乔布斯炫技的设计,但是视觉上感觉比5s的高端感略低了一点点,因为取消了高亮倒角,背面也从一体的铝合金亮面logo换成了不锈钢镶嵌logo,而且和5代的无缝不同,这个不锈钢logo不但和铝合金后壳的镂空部位之间有缝,它还比铝合金后壳稍高一点,一体性略有下降,果味少了一点。实际上从se1代就已经能看到苹果在有意的简化一些工序来降成本了,但是se1作为廉价机型,降点成本也无可厚非,毕竟7还炫技做了难度极高的亮黑色。

对于我个人来说,我比较讨厌一体式设计,比如苹果7的亮黑色;之所以讨厌,是因为后壳元素太少了,能注意的细节也变少了,因此留给设计师炫技的空间就很少,因此高端味就少了。5s那代的撞色设计和拼接式设计反而是我比较喜欢的,因为留给设计师炫技的空间很大。无论是没有缝的拼接,还是亮面的logo,还是高亮的倒角,还是哪怕看不见的开孔都上倒角,细节决定高端的成败。

3.iPhone8/X:果式降本的开始
为什么我说iPhone8是苹果降本增笑的开始了呢?原因就是iPhone8的制造工艺被大幅度优化。和iPhone7的苹果直接在一整块铝铣出来后壳不同,iPhone8之后的iPhone普遍采用了伪unibody的加工方式:先用热轧或者冷拔的方式把7系铝合金抽成铝合金条,之后在模具内弯折成边框的形状,并定位;之后用cnc刀具铣出三个开口并注塑,随后再进行微整形,加工出来完整的边框;随后和5系铝合金背板通过激光焊接焊在一起,并在5系铝合金背板外贴上玻璃。
这个加工流程为什么说降本了呢?主要是两个方面:1.相比之前从整块铝板上铣掉96%的材料做一个后壳(也就是说一块铝板最终只有4%是有用的,别的都成切屑了,非常浪费材料),这个方法几乎不浪费材料,材料损失率只有15%,比96%少多了,一个只有1/25材料有用,一个85%材料都是有用的,成本降低显著;第二个就是背板,7系铝只是中框,背板上那块铝合金可是5系的,又降本了,噢耶。
如果你还是看不太懂这个流程,华为在mate70Pro+的钛合金边框制作过程中用到了类似的工艺:

而且据供应链可靠消息,不只是iPhone8用了这个技术,iPhonex的不锈钢边框包括后期所有焊接背板式外壳,苹果全都用了这个技术,降本显著。
而对比安卓机,安卓机现在也都用6系铝而非7系铝了,原因除了7系铝不耐腐蚀外,就是安卓手机的中框全都是一整块铝合金板cnc出来的,这要是全是7系铝,成本爆炸。现在安卓用的铝合金普遍是银邦股份开发的6m42铝合金,拉伸强度380MPA,屈服强度350MPA,硬度110HB,所以说能比铣7075省一半的费用(包括工时,刀具磨损等),但是哪怕安卓这么节省成本了,相比苹果还是小巫见大巫,因为苹果是直接拿金属条围成的边框,我用7系又怎样,你们6系成本还是比不过我。如果有手机结构设计师,一定要向苹果好好学学,看看人家是怎么节约成本的。

  1. 全钛合金后壳没有就算了,苹果为什么unibody后壳还不愿意用7系?

经过上述分析,我相信大家也能看到了,苹果这几年标准版一直都是弯折铝条外框激光焊一个5系铝内框,而Pro版则是弯折不锈钢外框之后激光焊5系铝内框。相比完整用一整块金属板cnc掉96%的材料做一个中框,成本节约显著。钛合金和铝合金很难激光焊在一起,所以苹果用的热等静压法扩散焊做出来的中框,但是钛合金边框也是轧制的钛合金条弯折做成的内框,cnc根本不需要做多少。这就是苹果明明用了钛合金,iPhone16Pro还能降价到最低4889和安卓厮杀的最主要原因。
但是iPhone17Pro,苹果就没办法这么做了,因为iPhone17Pro是铝合金unibody后壳,你无法把铝先轧成条再弯成中框之后再和背板焊在一起把,那么大的焊缝消费者拿到手里会怎么想。所以说,如果iPhone17Pro做unibody的钛合金后壳,成本爆炸翻天,虽然耐摔性配合超瓷晶玻璃,估计10层楼跌下来都不会摔坏,但是成本太贵了,估计铣一个后壳就得两三千块。那unibody的7xxx铝合金后壳呢?如果苹果还在2016年之前,我相信苹果真做的出拿一整块7075铝板铣出来后壳这种事,但是现在是2025年,库克恨不得一毛钱的充电器成本都要扣出来,断然不可能。哪怕是不能用金属条弯成中框,库克也一定要forge(压铸)一下让它先塑形到差不多的形状,之后再稍微cnc一下做一下外形,以前那种铝板整个cnc出来后壳的事库克才不会干呢。
而前面讲到:7系铝压铸性能极差,所以说7系铝不能用了。因此库克选择了5系铝压铸。不得不说,5系铝压铸性能确实比7系好太多,但是硬度也显著低于7系铝。因此,iPhone17Pro系列的强度低,稍微跌落就变形,也就是意料之中了。
但是我还是要说,拿一整块7系铝板铣,成本太高,这不是不做的理由,因为17Pro的起售价可是比16Pro高了不少。这就是库克在降本增笑,因为除了用的铝软之外,库克还做了很多降本增笑的事:这代17Pro是最不注重细节的一代,比安卓还安卓。充电口的不锈钢包边没有了,之后几乎所有铝合金孔位和按键的高亮倒角也没有了——虽然我也是果粉,但是我很烦某些果粉强词夺理,说铝合金加工过程中的误差导致看起来边角有一点亮,就说那是倒角,那是倒角吗?看看5s的倒角是啥,再回来看看17Pro,那加工误差怎么可能算倒角。因为苹果不注重细节,再加上这代用了5系铝软的一批,因此相机高原的角因为没有倒角非常容易被划伤。更有甚者,以前iPhone还能算内外兼修,现在的17Pro甭说外不修边幅了,里面结构设计就是一坨,比安卓稍微好一点,但是已经一点果味都没有了。

4)结论
有人说苹果是因为把材质从钛合金换到铝合金,质感才下降的。我完全不同意这个观点。钛合金有啥质感?反光率低,导热性差导致看起来摸起来都和硬一点的塑料无异,除非做成亮面钛,但是高亮钛要花钱,苹果肯定不会做。钛合金的硬和耐摔你得真跌落一下才能感受到。在我看来,苹果这代质感下降,主要是两个因素造成的:第一个铝合金太软,都不用说跌落了,被贴膜工具和手机壳都能划伤;第二个,则是这代苹果非常不注重细节,以前果味=高端,是果子细节做的到位,现在细节没了,谈何高端,看logo高端吗?这个局面是谁造成的,就是库克自己,库克现在降本增笑做的越来越过分了,A系芯片面积一缩再缩,外壳材质比安卓还安卓,细节能不做就不做,哪一天库克把iPhone标准版边框做成大塑料我都不惊讶。作为一个果粉,我对这个现状感到非常痛心,我未来唯一的希望就是库克能用点心做手机,iPhone确实不愁卖,甚至被一群安卓厂商抄,但是这样的苹果公司和大家心目中真正酷的苹果公司肯定相去甚远。得了更多的利润,但是却丢了更多的人心。希望库克下一代能用心一点做手机吧。我对钛合金无感,钛合金导热差,我还希望不上呢,但是用铝合金,甚至用5系铝都没关系,只是下一代把边框稍微加粗一点,耐跌落性能强一点,之后把压铸省下来的钱,把扬声器开孔按键开孔和按键自己都做上倒角,把没啥用的相机按键去了,内部乱七八糟的结构设计简化一下(把均热板学安卓直接贴屏幕上之后厚度减薄回8.25mm不好吗),最后就是背板超瓷晶玻璃和铝合金之间的缝隙做小一点,如果能做到0最好,我不求苹果现在对做工能多么炫技,只求苹果做工能恢复到5s那时候的水准。现在的做工甭说炫技了,真连安卓都不如。

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