中框

把皮肤变成骨头

艾凡尔专注于“明天的产品”。硬哲学专栏试图剥去技术和参数的外衣，探索产品设计中的人性本源。

不知道还有谁还记得，大约十年前，手机上最热门的话题并不是图像。

在那个野蛮生长的时代，大家都把注意力集中在智能手机上，智能手机更直观，一开始使用就给出反馈——设计和材质。

正面是一个千篇一律的屏幕，当你点击它时它就会亮起。背部区域太宽，需要进行大刀阔斧的设计。因此，中框前后的缝隙就成了厂商们施展身手的地方。

十年前，雷军站在北京国家会议中心，举起小米4，“一块钢板的艺术之旅”掀起了人们对手机中框的关注热潮。

应该有很多人和我一样从这里开始关注手机中框

时间过得真快，手机的亮点也越来越多。在芯片、影像、AI的风头下，中框老家伙已经逐渐淡出了大家的视线。

直到最近，华为才推出了新一代旗舰Mate 70系列。 Mate 70 Pro+上出现了一个新术语——“高光钛金玄武架构”。

十年后，我从这个架构中看到了中框的演变史。

“高光钛金”从何而来？

《高光钛玄武岩结构》

这个术语听起来可能有些混乱，但事实上，拆开来看，它是由正面的昆仑玻璃、背面的锦缎材质以及最重要的高光钛金属中框组成。

这里有两个要素值得关注。

一是“钛金”，二是“亮点”。

在智能手机的发展过程中，出现了多次材质开关，可以看作是中框工艺的节点。

早期的功能手机通常使用聚碳酸酯（PC）和聚丙烯（PP）等塑料材料。优点是成本低，并且可以很容易地与多种颜色搭配。然而，摩擦很容易留下明显的划痕。 ，耐久性和质感都不好。

曾被调侃“科技靠换壳”的诺基亚就是塑料壳的代表。

塑料材质一度延续到Windows Phone时代

智能手机出现后，原本稳定的市场被颠覆。为了争夺新市场，手机厂商想尽一切办法，几乎从各个角度增加自己的优势。第一个是更换质量不够高的塑料中框。

于是，更有质感、成本更高的金属中框出现了。

金属中框有点一般。如果从材质上来说，大多数厂家都选择铝合金作为中框。为了差异化，有的厂家还选择不锈钢中框。

iPhone 4s采用不锈钢边框

金属中框的到来不仅将手机的品质提升到了一个新的高度，也为日益强大的芯片提供了更好的散热结构。

后来为了保护延伸到中框的脆弱屏幕以及被金属遮挡的信号，采用了金属框搭配塑料隔板或者在金属中框上加了塑料贴片。不久之后，它也通过纳米注塑工艺进行了优化。

虽然其间也出现了陶瓷等材质，但在漫长的金属中框时代，铝合金和不锈钢已经占据了绝对主流。

在vivo APEX 2019上，还出现了一款名为Super Unibody的全玻璃机身

然而，铝合金和不锈钢也有各自的缺点。铝合金较轻但不耐摔，而传统不锈钢虽然耐摔但太重。

制造商迫切需要找到一种新的解决方案来平衡两种现有材料的特性。

在视频《品质以名》中，华为材料专家给出了新款中框必须满足的三点要求：

轻薄、可靠、美观

换句话说，这种新的解决方案需要比不锈钢更轻，比铝合金更可靠，而且足够好看。

有句话已经说过很多次了，当事情遇到困难时，你还不如跳出事情本身。也许其他曲目已经给出了答案。

在航空航天领域，有一种金属非常受欢迎——钛。

钛在元素周期表中排名第22位。它的英文名称Titanium来源于希腊神话中的泰坦，象征着极高的强度、耐腐蚀和稳定性。

钛金属晶体

但如果太硬，则很容易断裂。钛金属虽然足够硬，但其屈服强度和抗拉强度较低，疲劳性能较差。加工也是一个问题。

于是人类创造了一种合金，其中除了钛金属外，还按一定比例混合了一些铝金属和钒金属，可以极大地解决强度和金属疲劳问题，成为人类遨游太空的坚实基础。

SpaceX Falcon 9 Block 5 火箭的网格舵由钛合金制成，可承受极高的再入温度和空气动力载荷

这种钛合金的重量夹在铝合金和不锈钢之间，坚固程度是三者中最好的。自然是适合手机边框的好东西。

东西是好，但是如何把它带到手机上也是一件麻烦的事情。毕竟，作为消费电子产品，中框需要同时考虑到很多方面——既要坚硬又利于散热。

面对这样的需求，华为Mate 70 Pro+的金属中框选择了两种合金的组合——高强度、有质感的钛合金作为外框，保障日常使用，导热率高、重量轻。用作内框的铝合金是手感和性能的坚实后盾。

然而，为了保持中框的强度，需要将两种合金连接在一起。由于钛合金和铝合金的热膨胀系数不同，容易产生内应力，而且两者的熔点也有差异。很难同时将它们以正确的状态组合起来。

比物理性质的差异更麻烦的是化学性质的差异。钛和铝在高温下容易形成金属间化合物（如TiAl3、TiAl）。这些化合物又硬又脆，很容易影响粘合部件的机械性能。

如何克服物理、化学性能的差异，更好地将钛和铝结合起来？

钛合金的熔点几乎是铝合金的2.5倍

2017年，华为提交了一项名为“移动终端、结构部件和制造方法”的专利。从描述来看，该专利完全就是为了解决这个问题而设计的：

本发明实施例提供一种移动终端。该移动终端包括结构部分。结构件形成一体结构，便于后续整体加工，有利于提高产品尺寸精度。

专利说明书过于复杂。简单来说，这是一个多步骤的工艺，主要采用叠轧、热扩散和搅拌摩擦技术，将外框的钛合金与内框的钛合金以及延伸到中板的铝合金结合在一起。创建适合移动设备的中框。

华为“以品质之名”展示的原材料

除了这本专业书籍之外，华为的材料专家还找到了一种叫做“热等静压”的加工方法。该工艺常用于工业，特别是航空航天和能源领域。它几乎从未用于消费电子产品。

现在，他们准备利用这种方法对钛合金和铝合金进行进一步加工，以再次提高其性能。

将钛合金和铝合金的结合体放入500摄氏度以上、100Pa高压的高温高压环境中，并充入惰性气体，让钛和铝之间的原子扩散，使界面结合更紧密，消除内部气孔和裂纹等缺陷，提高粘接强度和密度。

经过多重工艺，华为Mate 70 Pro+的钛金属中框结构已经成型。外包围由钛合金制成，内部分体件由铝合金制成。整体截面呈“工”字形，更加坚固、耐摔。

拆解图片来自@微机分@WekiHome

解决了薄型化、轻量化、高可靠性的问题。现在唯一的问题就是好看。

科技大爆发后，人类对未来的所有想象都被写入了科幻小说。

无论是《2001太空漫游》中无论尺度多小始终是1:4:9的黑石碑，还是《三体》中三体世界发射的水滴探测器“表面接近绝对光滑。他们都表达了同一个标准：

更准确、更精密、更流畅意味着更先进。

因此，华为决定将其制成高光钛金属。

但此时，钛合金坚固的特性却成为了加工的难点。这也是为什么大部分采用钛合金的手机中框都有哑光拉丝质感，不会像廉价铝合金那样显得太大。区别。

同样，硬质物体的研磨抛光已经在另一个行业——珠宝首饰中给出了答案。

钛金属有多种形式。高纯钛的维氏硬度约为120 HV，高强度纯钛的硬度约为200 HV，航空航天用Ti-6AI-4V钛合金的硬度约为340 HV。

即使添加钼、铬等元素使硬度更高，常用在工具和高耐磨零件上的β型钛合金最高硬度也只有400-500HV左右。

相比之下，钻石、刚玉等珠宝常用矿物的维氏硬度都超过四位数，钻石达到10,000 HV左右。

即使是这样“坚韧”的矿石，人类也能打磨成首饰，其技术完全足以加工硬度稍低的钛合金。

经过十八道珠宝级抛光工艺，钛金属变得温顺。

值得一提的是，为了稳定“高光钛金属”的外观，华为还在Mate 70 Pro+的边框抛光过程中添加了一层PVD涂层，直接将材质从固态转化为气态，然后沉积到基材表面形成均匀、致密、高附着力的涂层，提供更高的耐磨性。

这种涂层还可以根据添加不同金属而呈现出不同的颜色，适应多种机身。

至此，华为材料专家提出“薄、高可靠、好看”都已具备。无论是受到火箭发动机的撞击，还是从28米高空坠落，都能保持“坚韧”，外观光亮。盒子来到了我们身边。

从舞台到幕后中框

耐磨性提高五倍、抗跌落性提高一倍的高光钛玄武岩结构可以说是阶段性成果，也是当前技术和设计的集合。

但Mate 60作为基本单元，实际上才是现阶段的首发。

去年的华为Mate 60系列上，最受关注的无疑是背面的“卡扣”。然而，在过去的一年里，设计发生了变化。剩下的就是隐藏在“咔嚓”背后的东西。玄武建筑。

玄武建筑之所以如此抗摔，很大程度上得益于从框架中伸出的中板。

如果说传统的框架是外面的一层防弹衣，那么一体式中板的出现则为内部打造了一个钢架，为整个手机的耐用、抗摔提供了强有力的支撑。 。

除了熟悉的中框之外，该架构还包括背面第二代昆仑玻璃和锦纤维材料。

今天我们说的是华为对于中框的研究，但其背后却是所有厂商对于中框定位和工艺追求的缩影。

纵观智能手机的发展历史，我们可以从两个角度来衡量中框。

从消费者的角度来看，我们需要关注质感、耐用性和外观。

从制造商的角度来看，这取决于成本、材料和设计。

通过融合两种视角，可以获得检验的三个基本维度——重量、质地和价格。

制造商逐步获取每个尺寸，然后将它们成对组合。

回首过去，十几年过去了。

在这个过程中，中框逐渐从厂商炫技的小空间，转变为为手机提供整体服务的地方。虽然它的名气不再像以前那样显赫，并逐渐消失在幕后，但它的作用却更加重要。

可以预见的是，当前的中框还不是终点，刚刚提到的中框的三个维度无法同时满足。

未来，无论是华为、小米、OPPO还是vivo，还有苹果、三星等厂商，都必然会继续追求更复杂的技术、更先进的设计、更不起眼的名字。

然而，无论技术多么复杂、名称多么精致，所有制造商都服务于一个简单而直接的目的：

让我们手中的每一部手机都更耐用、更好看。

文字|周易智