精密陶瓷产业于近两年快速崛起,陶瓷手表、手环、手机等,迎来了一大批粉丝,手机陶瓷后盖由于其工艺难、良率低等问题一直仅在高端旗舰机型中出现,但小米今年9月竟发布了陶瓷标准版MIX 2手机,吸睛无数,引起了行业不小的轰动,可以想象,一旦成本良率等方面快速改善,将推动这个产业爆发,或许就在明后年哦!消费电子外观件领域对于氧化锆的需求属于近两年开始爆发的新增需求,目前在日益增多。 由于陶瓷具备优越的特性与乐观的应用前景,已经有较多主流品牌厂商的产品开始逐步应用氧化锆陶瓷材料,比如苹果的apple Watch series2智能手表、小米5、6及MIX系列手机、LG限量版V30、初上手机等。除了做机壳外,由于其较高灵敏度,氧化锆陶瓷也成为指纹识别盖板的主要材料,oppo、vivo早有采用。
图 部分陶瓷产品生产厂家一览
优异的性能是推动氧化锆陶瓷材料应用的基础。 与传统手工制品和建筑中用的陶瓷材料不同,应用在现代的电子信息、航空航天等科技产业的陶瓷材料具有更优异的力学、光学等性能,其材料成分和制作工艺也有较大的不同。目前消费电子领域使用的陶瓷材料为高纯度复合氧化锆陶瓷,其与铝镁合金、钢化玻璃、蓝宝石并列为消费电子结构件和功能件的重要原材料。其最突出的特性便是硬度高、无屏蔽效能、化学性能稳定、外观靓丽。 图 氧化锆陶瓷材料与其它材料性能比较
无论是从消费者、手机品牌厂商及技术层面而言,陶瓷材质的应用都具有较大的潜力。还有更多应用陶瓷材料的消费电子产品正在设计、试产中。
氧化锆陶瓷的加工大体可以分四个环节:粉体制备、生瓷成型、坯体烧结和后段加工(CNC+磨抛等)。 1. 粉体制备是核心,国内技术在雄起粉体制备是核心环节,技术和产能掌握在少数厂家手中。氧化锆粉体的制作工艺和材料配方都将直接影响陶瓷机壳后续加工的良率和产能,是整个机壳工艺制作工艺中的核心环节。全球的纳米氧化锆粉体的技术早期以日本东曹、法国圣戈班等为首,但目前国内厂商已经拥有粉体制备的能力,比如三环、国瓷等,粉体制备技术在不断雄起。
2. 加工环节门槛稍低,后道CNC良率是关键氧化锆陶瓷粉体制备完成后,需要先进行前段加工:成型和烧结。成型工艺难度在于减少坯料成型后的气泡,烧结工艺难度再控制坯料的收缩率。后道CNC目前良率较低,陶瓷材料硬度较玻璃和金属更高是其加工的难点,但是经过前道成型和烧结后,其所需工艺流程会较少,理论上可望达到更高良率。 目前来看,加工环节参与的国内厂商较多,主要包括三环集团、蓝思科技、伯恩光学、长盈精密、顺络电子、丁鼎陶瓷、比亚迪、富士康等。 其中三环是唯一将整个工艺环节从粉体制备到后道加工全部拉通的厂商,优势突出; 伯恩和蓝思都是手机盖板玻璃加工龙头,在硬质材料的后段CNC加工上有着丰富经验,在烧结上也有一定技术积累; 长盈精密是国内金属精密结构件加工龙头,在后段CNC加工有着很大的优势; 顺络电子拥有陶瓷前道加工能力(成型和烧结),其指纹识别盖板产品已被多家手机厂商采用,市占率较高,目前已经定增募集资金扩充陶瓷外观件产能,在不断布局中; 丁鼎陶瓷作为国内最早采用粉末注射成型技术(PIM)生产精密陶瓷(氧化锆、碳化硅)、钨合金、高比重钨基合金、不锈钢等粉末冶金制品的企业之一,目前在陶瓷后盖注射成型及干压成型方面取得很大成就。
3. 良率提升、成本下降将推动产业爆发先前制约陶瓷机壳应用的主要原因是良率太低,使得成本较高,量产能力弱。由于陶瓷的硬度远高于金属和玻璃,但是脆性较大,因此加工难度较高;同时,应用在消费电子结构件领域的氧化锆陶瓷材料需要进行更加复杂的后段精加工,CNC加工时间更长,目前在2个小时以上(金属后盖为1个小时以内),目前陶瓷CNC精加工技术在不断积累逐渐成熟的阶段。早期陶瓷机壳的良率较低,使得陶瓷机壳产品成本较高,也难以量产,比如小米5陶瓷版便是因为工艺尚未完全成熟,出货量非常少。但随着今年9月小米发布的MIX2尊享版及标准版均采用了陶瓷机身,或将意味着良率有突破。 良率提升带动成本快速下降,大规模应用前景是值得期待的。从产业调研的情况来看,技术较为领先的三环陶瓷机壳直通良率目前上升到60%左右,良率提升明显,也帮助成本快速下降。结合对比玻璃价格分析,陶瓷的成本应该在200元左右,比如小米6陶瓷后盖,远比当年mix发布会雷军说的近千元便宜不少,成本下降非常快,与3D玻璃机壳也仅相差百元。考虑其陶瓷机壳的优异性能,对于高端旗舰级而言,这个价格已接近可接受范围。 小米 6陶瓷后盖
未来几年内,陶瓷手机或将成为高端旗舰机型的标配,陶瓷一体成型和金属中框+陶瓷背板有望成为未来主流解决方案。目前大多数陶瓷机壳解决方案为金属中框+陶瓷后盖,陶瓷是和玻璃发挥了相同的作用,但陶瓷材料的强度和硬度都比玻璃要高,技术和理论上都可以实现unibody一体成型机身。小米6尊享版、MIX 2尊享版手机已经实现,从长期来看,未来大概率是金属中框+陶瓷后盖、unibody两种解决方案,而一体成型在外型设计上会更具有吸引力,但从成本和稳定性上来看,金属中框+陶瓷后盖更有优势。 图 小米MIX 2陶瓷手机真机图,拍摄于三环集团
文章来源于兴业证券、粉末成型圈,制造业生态圈搜集,转载请说明出处。本圈已建精益群、机床群、生态圈群、机械加工群、自动化群,欲加入的朋友请加主编微信; |
|