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5G时代下,氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出

日期: 2019-04-25
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截止到2018年年底,全球154个移动运营商正在进行5G技术测试或试验,参与5G的国家已经扩展到66个。随着5G时代的到来,手机产业又将迎来一轮新的变革,手机背板市场面临着重新洗牌。其中氧化锆陶瓷在新一轮技术洗牌中脱颖而出。



一、氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出

5G时代要求信号传输速度更快,是4G的1~100倍。5G通信将采用3Ghz以上的频谱,其毫米波的波长更短,与金属背板相比,陶瓷背板对信号无干扰,且拥有其他材料无可比拟的优越性能,受到手机生产商的青睐。

5G时代下,氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出

5G时代下,氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出


在所有的陶瓷材料中,氧化锆陶瓷除了具有高强度、高硬度、耐酸碱耐腐蚀及高化学稳定性等优点,同时具有抗刮耐磨、无信号屏蔽、散热性能优良、外观效果好等特点,因此成为继塑料、金属、玻璃之后一种新型的手机机身材质。目前氧化锆陶瓷在手机中的应用主要是背板和指纹识别盖板两部分。


5G时代下,氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出

某厂家生产的氧化锆陶瓷球


5G时代下,氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出

某厂家生产的氧化锆陶瓷手机背板



二、氧化锆手机陶瓷制备

及难点解析

氧化锆陶瓷手机背板的制备主要包括氧化锆陶瓷粉体的制备、成型、烧结、研磨抛光处理等流程。其中氧化锆陶瓷粉体的制备是整个流程中最重要且技术难度最大的部分。


5G时代下,氧化锆陶瓷手机背板脱颖而出

氧化锆陶瓷手机背板制备流程(图片来自新材料在线)


技术难点


氧化锆陶瓷手机背板粉体是纳米复合氧化锆,纳米复合氧化锆在制备陶瓷时,其质量要求包括,粒度分布是正态分布,颗粒形状接近圆形,分散性要好,纯度高等。纳米复合氧化锆粉体的制备方法包括水热法、沉淀法、醇盐水解法、低温气相水解法。

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粉体质量的好坏直接影响成品的内在质量与性能。纯度高、粒度超细、粒度分布窄及分散性能好是评价陶瓷粉体质量性能的重要依据。其中纳米复合氧化锆的粉体团聚和表面改性成为目前面临的两大难题,随着技术的发展,研究人员也找到了相应的解决方法。


首先,氧化锆粉体团聚这一大难题,甘学贤等通过设计使用不同的研磨设备和工艺参数来考察最终的解聚效果。以d50=1.355μm的氧化锆粉体为研究对象,当分别采用立式球磨机、立式珠磨机和卧式砂磨机为研磨设备,以φ2mm的氧化锆球作为研磨介质,以m介质∶m物料=5∶1的介质物料比研磨15h后,检测研磨后氧化锆料浆的粒度,结果表明:①卧式砂磨机的研磨效果最优,研磨后氧化锆料浆的d50为0.303μm;②当采用卧式砂磨机为研磨设备时,在介质物料比(m介质∶m物料)为4∶1,料浆固含量(w)为45%,线速度为10m·s-1,研磨时间为25h的条件下,研磨效果最佳。


其次,氧化锆粉体的表面改性处理方面,梁玥等通过实验得出结论:①国产氧化锆粉体经过卧式搅拌磨磨细和手工造粒处理后,烧结活性有显著提高,在1400℃烧结条件下,烧结密度可接近99.5%。②国产氧化锆粉体经磨细处理后,烧结试样抗弯强度均低于原始粉体的主要原因是存在大尺寸缺陷,因此粉体磨细处理必须有适当的造粒工艺相配合,才能提高粉体成型性能。③初步认为提高粉体相变的稳定性有利于获得高性能氧化锆粉体。


除了粉体制备上的困难外,氧化锆陶瓷手机背板也面临着高成本良品率较低等问题,但是近几年国内粉体企业也相继崛起,三环、国瓷、东方锆业等在国内市场的占额逐年提高。其中三环集团作为行业内最早开始制作陶瓷外观件的厂商,目前无论是在产能还是在良率上领先优势都较明显。三环集团也是目前全球唯一一家实现了从粉体到成品加工全产业链一体化的厂商,未来其在产能与成本上的问题一旦解决,将会使陶瓷手机部件的市场占有率加速提升。


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