中國粉體網(wǎng)訊 氧化鋯陶瓷是一種新型高技術(shù)陶瓷，它除了具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐酸堿腐蝕及高化學(xué)穩(wěn)定性等性能，同時具有抗刮耐磨、無信號屏蔽、散熱性能優(yōu)良、外觀效果好等特點(diǎn)，因此成為繼塑料、金屬、玻璃之后一種新型的手機(jī)機(jī)身材質(zhì)。目前氧化鋯陶瓷在手機(jī)中的應(yīng)用主要是背板和指紋識別蓋板兩部分。
有數(shù)據(jù)顯示，2015年消費(fèi)電子外觀件領(lǐng)域的塑料和金屬材質(zhì)占出貨量比重的90%以上，而氧化鋯陶瓷占比不到1%。雖然此前有媒體預(yù)測“氧化鋯陶瓷有望超越金屬、玻璃成為第三代手機(jī)機(jī)身的主流材質(zhì)”，然而現(xiàn)實(shí)中有多重的因素限制了氧化鋯陶瓷成為主流的手機(jī)機(jī)身材質(zhì)。
陶瓷手機(jī) （來源：網(wǎng)絡(luò)）
高筑的技術(shù)壁壘
氧化鋯陶瓷手機(jī)后蓋采用精密陶瓷加工工藝，其材料制備和加工工藝非常繁雜。一塊陶瓷后蓋從粉體到成品主要要經(jīng)過9個環(huán)節(jié)，主要包括粉體制備、加膠、蓋板成型、脫膠、燒結(jié)、CNC 加工、拋光研磨/打孔、檢測以及鐳射/PVD 鍍膜。按照供應(yīng)鏈上下游來說主要分三段：最上游的原材料粉體制備；中游的胚料成型與高溫?zé)Y(jié)；下游的CNC 拋光/打磨。
納米氧化鋯粉體是手機(jī)陶瓷后蓋主要的原材料。后蓋產(chǎn)業(yè)鏈最上游的氧化鋯陶瓷粉體的技術(shù)壁壘最高，目前絕大多數(shù)納米級高端粉體制備技術(shù)掌握在日美德等少數(shù)國家手中，其中陶瓷后蓋用的高端氧化鋯粉體領(lǐng)域，目前實(shí)力較強(qiáng)的廠商有日本TOSOH、京瓷、中國三環(huán)集團(tuán)以及國瓷材料、東方鋯業(yè)等。
氧化鋯粉體 （來源：網(wǎng)絡(luò)）
氧化鋯陶瓷粉體制備技術(shù)是制備手機(jī)精密部件的關(guān)鍵，粉體質(zhì)量的好壞直接影響成品的內(nèi)在質(zhì)量與性能。純度高、粒度超細(xì)、粒度分布窄及分散性能好是評價陶瓷粉體質(zhì)量性能的重要依據(jù)。目前氧化鋯陶瓷粉體常用的制備方法有化學(xué)沉淀法、水熱法、溶膠－凝膠法等。
就氧化鋯粉體團(tuán)聚這一大難題，甘學(xué)賢等通過設(shè)計使用不同的研磨設(shè)備和工藝參數(shù)來考察最終的解聚效果。以d50＝1.355μm的氧化鋯粉體為研究對象，當(dāng)分別采用立式球磨機(jī)、立式珠磨機(jī)和臥式砂磨機(jī)為研磨設(shè)備，以φ2mm的氧化鋯球作為研磨介質(zhì)，以m介質(zhì)∶m物料＝5∶1的介質(zhì)物料比研磨15h后，檢測研磨后氧化鋯料漿的粒度，結(jié)果表明：（1）臥式砂磨機(jī)的研磨效果最優(yōu)，研磨后氧化鋯料漿的d50為0.303μm；（2）當(dāng)采用臥式砂磨機(jī)為研磨設(shè)備時，在介質(zhì)物料比（m介質(zhì)∶m物料）為4∶1，料漿固含量（w）為45％，線速度為10m·s－1，研磨時間為25h的條件下，研磨效果最佳。
在氧化鋯粉體的表面改性處理方面，梁玥等通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：（1）國產(chǎn)氧化鋯粉體經(jīng)過臥式攪拌磨磨細(xì)和手工造粒處理后，燒結(jié)活性有顯著提高，在1400℃燒結(jié)條件下，燒結(jié)密度可接近99.5%。（2）國產(chǎn)氧化鋯粉體經(jīng)磨細(xì)處理后，燒結(jié)試樣抗彎強(qiáng)度均低于原始粉體的主要原因是存在大尺寸缺陷，因此粉體磨細(xì)處理必須有適當(dāng)?shù)脑炝９に囅嗯浜�，才能提高粉體成型性能。（3）初步認(rèn)為提高粉體相變的穩(wěn)定性有利于獲得高性能氧化鋯粉體。
在粉體配方這一環(huán)節(jié)，為了增強(qiáng)粉體燒結(jié)產(chǎn)品的韌性等性能，還需向氧化鋯粉體里添加改性材料，改性添加劑主要包括稀土類元素如釔等，以保證配方粉的絕緣性；另一部分添加劑如鎂、錳、釩、鎢等，主要用以保證配方粉的溫度穩(wěn)定性和可靠性。在此環(huán)節(jié)中，改性添加劑的摻入成分和摻入比例是配方粉的關(guān)鍵，工藝要求極高，這些都需要靠長時間的積累，是技術(shù)壁壘的一大體現(xiàn)。
CNC機(jī)臺 （來源：網(wǎng)絡(luò)）
除了高筑的技術(shù)壁壘，相應(yīng)的設(shè)備投資壁壘也非常高。氧化鋯陶瓷燒結(jié)用的隧道爐、后道打磨所用CNC機(jī)臺和研磨機(jī)等設(shè)備的高資金投入壁壘嚴(yán)重制約了高端氧化鋯陶瓷的規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化。據(jù)粗略統(tǒng)計，全球納米氧化鋯粉體的年產(chǎn)能約為4萬噸，其中多半以上為中低端粉體，無法用于制造手機(jī)后蓋；即使有1萬多噸產(chǎn)能的高端粉體，也不會全都用于生產(chǎn)手機(jī)后蓋，因?yàn)椴糠指叨朔垠w會用于傳感器、燃料電池等等。高端氧化鋯粉體的產(chǎn)能瓶頸同時制約了陶瓷手機(jī)背板的產(chǎn)能，氧化鋯陶瓷要成為主流的手機(jī)機(jī)身材質(zhì)短期內(nèi)幾乎無可能。
突出的成本問題
用于制造陶瓷手機(jī)部件的高端氧化鋯粉體占總成本的30%左右，全球質(zhì)量最好的日本TOSOH（東曹）粉體價格已超過100萬/噸，國產(chǎn)粉體如國瓷材料也需要大約30萬/噸，按照每片陶瓷后蓋需要用粉100g來計算，粉體的價格就為30-100 元，另外結(jié)合生產(chǎn)良率，其綜合成本會更高。因此粗略估計陶瓷背板單價為200元左右。據(jù)一位業(yè)內(nèi)人士透露：“陶瓷材料現(xiàn)在基本上都是高端手機(jī)中的高端才敢用，因?yàn)閮r格太高，普通的基本上一塊要200多元以上，如果再做一些裝飾和著色的話，還要更貴一些。目前主要還是聚焦于一些較小批量的高端旗艦機(jī)市場�！�
（來源：網(wǎng)絡(luò)）
除了成本的問題，陶瓷外觀件的加工時間長、良率較低等問題也很突出。因?yàn)檠趸喬沾傻哪嫌捕雀�，所以在精�?xì)加工如拋光打磨方面需要的時間較長。同時，由于陶瓷外觀件的生產(chǎn)工藝流程很多，并且各個環(huán)節(jié)的良率環(huán)環(huán)相扣，非常容易出現(xiàn)瓶頸導(dǎo)致整體良率無法提升。這些因素都嚴(yán)重制約了氧化鋯陶瓷的產(chǎn)能。
不容忽視的其它問題
在中國粉體網(wǎng)主辦的2018新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所蔣丹宇研究員就當(dāng)前比較流行的手機(jī)陶瓷背板發(fā)表了自己的反思，他指出，隨著指紋識別的需求量減少、成本問題突出、難以批量化生產(chǎn)以及受手機(jī)品牌知名度的影響，手機(jī)陶瓷背板未來的發(fā)展撲朔迷離。這其中的兩點(diǎn)很值得我們深思，一個是由于技術(shù)的快速發(fā)展導(dǎo)致指紋識別被其它新技術(shù)替代，指紋識別陶瓷蓋板的需求必然減少；另一個是消費(fèi)者的心理因素致使高技術(shù)陶瓷材質(zhì)被手機(jī)品牌的影響力所遮蓋。
小結(jié)：
盡管國內(nèi)市場上的高端氧化鋯陶瓷粉體主要依賴進(jìn)口，但是近幾年國內(nèi)粉體企業(yè)也相繼崛起，三環(huán)、國瓷、東方鋯業(yè)等在國內(nèi)市場的占額逐年提高。其中三環(huán)集團(tuán)作為行業(yè)內(nèi)最早開始制作陶瓷外觀件的廠商，目前無論是在產(chǎn)能還是在良率上領(lǐng)先優(yōu)勢都較明顯。三環(huán)集團(tuán)也是目前全球唯一一家實(shí)現(xiàn)了從粉體到成品加工全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的廠商，未來其在產(chǎn)能與成本上的問題一旦解決，將會使陶瓷手機(jī)部件的市場占有率加速提升。
參考來源：
甘學(xué)賢等.研磨設(shè)備和工藝參數(shù)對氧化鋯粉體粒度的影響
梁玥等.國產(chǎn)氧化鋯粉體的表面改性處理
上海證券報、華強(qiáng)微電子、光大證券等
