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Apple今日获得一项专利,专利主题为高亮度金属镀层技术,该技术能够让电子设备机

Apple今日获得一项专利,专利主题为高亮度金属镀层技术,该技术能够让电子设备机身外壳呈现鲜亮的金色外观,无需像Caviar改装版iPhone那样,在外层着色涂层当中使用真金材质。

这项发明解决了一项看似简单,实际实现难度很高的制造难题,金属外壳虽可通过镀膜工艺做出金色、古铜色以及其他高级饰面效果,但传统镀膜工艺生成的色彩往往偏暗淡,在不同表面以及异形机身结构上还容易出现色彩不均、色调不一致等问题。

Apple的技术方案采用经过精密设计的多层膜堆叠结构,包含附着力层、过渡层与着色层,搭配高能镀膜工艺,可以生成致密度更高、表面更加顺滑、反光能力更强的外层薄膜。

已授权的专利权利要求明确提到该镀层可应用于iPhone,同时将Apple Watch列为适用对象,这项技术和未来iPhone、Apple Watch的机身饰面方案直接相关。

镀层可以附着在不锈钢、铝合金、钛金属或是其他金属制成的导电外壳基底上,Apple给出多层膜结构设计:附着力层和过渡层负责将饰面牢固结合在设备基材之上,最外层薄膜决定肉眼可见的最终色彩。

本次专利重点保护的核心材料是钛‑铬‑碳氮化合物(TiCrCN),调配该材料配方,可以选择性吸收、反射特定波段的可见光,让镀层本身原生呈现金色,而不是依靠在反光金属表面叠加一层透明染色薄膜模拟金色效果。

Apple在专利文档中强调,该饰面不需要在外层添加真金,就能够实现亮眼的金色质感。使用真金不仅会提高物料成本、增加设备重量,还会造成结构与光学效果难以把控,这套镀层依靠一层极薄的工程薄膜,就可以实现与之接近的视觉效果。

这份专利并非笼统保护任意金色镀层,基于CIELAB色彩体系划定了明确的色彩性能区间,针对iPhone的权利要求规定亮度L数值必须高于70,同时依靠a、b*数值限定红、绿、蓝、黄之间的色彩平衡,这套参数将镀层色彩锁定在明亮的黄金色,排除色调更深的古铜色以及柔和内敛的香槟金色。

制造环节的核心突破为高能脉冲磁控溅射,简称HiPIMS,溅射属于物理气相沉积工艺,原理是利用高能粒子轰击靶材,使靶材材料脱离,以薄膜形式沉积到其他工件表面。

传统磁控溅射采用频率稳定、单脉冲功率更低的工作模式,Apple所采用的HiPIMS工艺,脉冲触发频次更低,但单次脉冲能量大幅提升。

根据专利描述,该工艺脉冲功率最高可达传统溅射脉冲的一千倍,更高的能量能够提升镀膜过程当中的电离水平,生成的薄膜微观结构更加致密,晶粒更细小,表层也更为顺滑,表面越顺滑,光线无序散射就越少,视觉观感也就更加明亮、反光效果更强。

Apple表示,对比传统磁控溅射工艺,HiPIMS可以把镀层的L*亮度数值提升1‑15个单位,对于经过抛光处理的iPhone中框或者Apple Watch表壳,该差异肉眼清晰可见,在强光室内环境以及户外光照条件下对比尤为明显。

全程使用超高功率进行镀膜本身也会带来新问题。Apple也承认,HiPIMS镀膜过程中产生电弧,会造成肉眼可见的瑕疵以及各类工艺缺陷,因此这套制造方案并非所有膜层都使用HiPIMS工艺。

底层的附着力层与过渡层,可以采用传统低能量溅射完成沉积;HiPIMS只用于最外侧着色层,以此充分发挥表面顺滑、亮度更高的视觉优势。

这种混合工艺能够减少电弧问题,缩短生产周期,同时保留高能工艺带来的光学优势,已授权专利明确保护这套方案:通过HiPIMS沉积TiCrCN外层,附着力层与过渡层则采用非HiPIMS工艺制备,该区分具备很高商业价值,Apple既保护镀层材料配方,同时也保护适合大规模量产的整套工艺流程。

专利公开其中一种结构方案:基底之上直接沉积铬种子层,再制备铬硅氮化物过渡层,最后覆盖TiCrCN外层薄膜,铬种子层提升镀层和设备外壳的结合能力;过渡层在基材和着色薄膜之间搭建适配的中间结构。

TiCrCN外层薄膜厚度区间为0.1‑1微米,也就是说肉眼看到的饰面来自一层极薄的工程表层,而不是厚重的装饰金属层。专利同时明确着色薄膜内部铬、氮、碳、钛各元素占比范围。

面向iPhone的权利要求规定,TiCrCN薄膜当中铬元素占比至少12%,其余权利要求给出铬、氮、碳更宽泛的配比区间。

通过调整元素占比,Apple可以微调饰面亮度与色相。增减特定元素,能够让色彩偏向更暖的红金色,或是色调更中性的亮黄色。

这项发明的价值,在于材料配方、光学表现和可规模化制造三者相结合,高亮度装饰镀层、溅射工艺本身都不属于全新技术,Apple专利把各项要素整合为一套定义严格的完整方案,目标是不使用真金,做出亮度出众的金色设备外壳。

授权权利要求重点围绕TiCrCN材料,而非专利文本里罗列的大量备选材料;保护该材料元素配比、铬系附着力‑过渡层之上的堆叠结构、可量化的色彩指标、HiPIMS沉积工艺。

专利并不只是一份实验室材料样品说明。首项权利要求专门指向iPhone,外壳导电壁搭载该镀层;另有独立权利要求明确覆盖Apple Watch表壳。

这不代表Apple一定会推出全新金色iPhone或者Apple Watch,但能够说明Apple正在主动布局一套制造方案,用于在金属设备表面做出亮度更高、手感顺滑、色彩一致性更好的饰面。

该技术能够提升曲面边缘、按键、Apple Watch表壳、摄像头装饰圈以及其他复杂异形部件的饰面一致性,最终成品实现亮眼均匀的金色观感,同时规避真金带来的重量负担与高昂成本。

对于Apple而言,机身色彩与表面饰面经常用来区分产品代际与高配版本,这项制造工艺改进具备很高商业价值。