氧化鋯陶瓷是一種新型高技術(shù)陶瓷，它除了具有高強度、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，因此成為繼塑料、金屬、玻璃之后一種新型的手機機身材質(zhì)。目前氧化鋯陶瓷在手機中的應(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機身的主流材質(zhì)”，然而現(xiàn)實中有多重的因素限制了氧化鋯陶瓷成為主流的手機機身材質(zhì)。

高筑的技術(shù)壁壘

氧化鋯陶瓷手機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燒結(jié)；下游的CNC 拋光/打磨。

納米氧化鋯粉體是手機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，目前實力較強的廠商有日本TOSOH、京瓷、中國三環(huán)集團以及國瓷材料、東方鋯業(yè)等。

氧化鋯陶瓷粉體制備技術(shù)是制備手機精密部件的關(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、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，當分別采用立式球磨機、立式珠磨機和臥式砂磨機為研磨設(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）臥式砂磨機的研磨效果最優(yōu)，研磨后氧化鋯料漿的d50為0.303μm；（2）當采用臥式砂磨機為研磨設(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。

在粉體配方這一環(huán)節(jié)，為了增強粉體燒結(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)。

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機臺和研磨機等設(shè)備的高資金投入壁壘嚴重制約了高端氧化鋯陶瓷的規(guī)?；a(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)手機后蓋，因為部分高端粉體會用于傳感器、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背板的產(chǎn)能，氧化鋯陶瓷要成為主流的手機機身材質(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中的高端才敢用，因為價格太高，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市場?！?/SPAN>

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。因為氧化鋯陶瓷的莫氏硬度高，所以在精細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。這些因素都嚴重制約了氧化鋯陶瓷的產(chǎn)能。