摘要:一代產品催生一代技術,智能手機從塑料外殼到金屬外殼,納米注塑技術得到大規模應用;到了5G信號時代,智能手機外殼必將從金屬轉至玻璃、陶瓷等,手機陶瓷外殼必將使微晶鋯陶瓷粉體制備、成型、脫脂燒結以及后加工等工藝逐漸成熟并大規模應用!
下面艾邦智造將嘗試解讀國內手機、智能穿戴等陶瓷外殼產業鏈,可能有錯誤和遺漏的企業,歡迎在文末評論處留言修改:
一
一般采用微晶鋯材料作為3C產品外殼的陶瓷粉體原材料。微晶是指每顆晶粒只由幾千至上萬個晶胞并置而成的晶體,微晶比表面積大、表面活性等相當突出。氧化鋯由于外觀處理效果好,且具有相變增韌的優點,是3C產品外殼應用最廣泛的陶瓷材料。
圖:陶瓷粉體,來源于潮州三環
陶瓷粉體的質量直接影響最終成品的質量,其要求至少有四個方面:
1)高純;
2)分散性能好;
3)粒子超細;
4)粒度分布窄的粉體。
氧化鋯粉體相關企業:圣戈班、山東國瓷、日本東曹、東方鋯業、潮州三環(主要供給自家)等。
二
陶瓷加工
手機、智能穿戴等陶瓷外殼成型加工主要有注射成型、干壓成型和流延成型等。注射成型類似于塑料的注塑成型,主要生產小型復雜形狀精密陶瓷件,一般來講,尺寸越大,注射成型越沒有優勢;干壓成型主要生產扁平形狀制品,生產效率高;流延成型是薄片陶瓷材料的一種重要成型方法;這三類成型方法都可以用來生產手機外殼。
圖:手機陶瓷后蓋,來源于潮州三環
陶瓷加工相關企業:潮州三環、伯恩光學、藍思科技、日本京瓷、晉城富士康、通達集團、華晶、瑞聲科技、奧瑞德、東莞信柏、湖南正陽、宏通、丁鼎、商德等。
1、注射成型
陶瓷注射成型(Ceramic Injection Molding,簡稱CIM)是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。
圖:陶瓷專用開合式密煉機,來源于昶豐機械
注射成型工藝過程包括:
1)有機載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉、干燥、造粒,得到注射用喂料。有機載體的作用是提供陶瓷注射成型所需的流動性及成型坯體強度。
2)喂料送入注射成型機內,再被加熱轉變為粘稠性熔體,高速注入模具,熔體固化為所需形狀的坯體,然后脫模。這一階段中,模具設計和注射熔體充模流動狀態直接影響成型坯體的質量。
圖:JSW陶瓷專用注射機,來源于新榮精密
混煉造粒設備相關企業:昶豐機械、亙易隆、開研機械等。
注射機相關企業:日精、日鋼(國內代理商新榮精密)、阿博格、海天長飛亞、東洋、發那科等。
2、干壓成型
干壓成型是將經過造粒、流動性好、粒配合適的粉料,裝入模具內,通過壓機的柱塞施加外壓力使粉料制成一定形狀坯體的方法。干壓成型由于粉料水分含量在7%以下,減少了后續燒結時間,成型效率高、成本低,但密度不夠均勻。干壓成型可用于手機外殼的制造。
干壓成型設備相關企業:海力精密機械等。
3、流延成型
流延成型(Tape casting)是薄片陶瓷材料的一種重要成型方法,產能高、自動化程度高,但燒成收縮率高達20-21%,可制備厚度為10-1000μm的高質量陶瓷薄膜。小米5手機陶瓷外殼和多款手機陶瓷指紋蓋板均采用流延成型工藝。
圖:潮州三環流延成型生產線
流延成型工藝過程包括:
1)將陶瓷粉末與添加劑在有機溶劑中混合,形成懸浮的漿料。
2)成型時漿料從料斗下部流至基帶之上,通過基帶與刮刀的相對運動形成坯膜,坯膜的厚度由刮刀控制。
3)坯膜連同基帶一起送入烘干室,溶劑蒸發,形成具有一定強度和柔韌性的坯片。
流延設備相關企業:日本平野、日本橫山制作所、潮州三環、美國HED國際公司、北京東方太陽科技有限公司等。
4、脫脂、燒結
脫脂是通過加熱或其他物理化學方法,將注射成型坯體內有機物排除。
圖:POM基CIM催化脫脂爐,來源于星特爍
坯體在高溫作用下,隨著時間的延長,最后成為堅硬的具有某種顯微結構的多晶燒結體,這種現象稱為燒結。燒結是減少成形體中氣孔,增強顆粒之間結合,提高機械強度的工藝過程。
圖:脫脂燒結一體爐(AB爐),來源于合肥高歌
脫脂、燒結爐相關企業: 星特爍、合肥高歌等。
5、后處理
手機、智能穿戴等3C產品外殼對工程陶瓷表面效果具有非常高的要求,如平整光潔的表面、精確的幾何尺寸、防指紋等,這就需要復雜的后處理流程。
陶瓷CNC加工主要是用于機身的修整處理,是手機機身曲線更加柔和,觀感更舒適。陶瓷屬于硬質材料,其磨削機理與金屬材料有很大的差別。陶瓷磨削過程中,材料脆性剝離是通過空隙和裂紋的形成或延展、剝落及碎裂等方式來完成的。
陶瓷CNC設備相關企業:北京精雕、創世紀、久久精工、詮腦機電、環球同創等。
圖:陶瓷和金屬磨削原理對比
研磨主要是實現快速減薄的一類工藝,陶瓷的研磨過程材料剝離的機理主要是以滾碾破碎為主。
拋光是使用微細磨粒彈塑性的拋光機對工件表面進行摩擦,使工件表面產生塑性流動,生成細微的切屑。拋光以滑動摩擦為主,利用絨布的彈性與緩沖作用,緊貼在瓷件表面,以去除前一道工序所留下的瑕疵、劃痕、磨紋等加工痕跡,獲得光滑的表面。
研磨、拋光設備相關企業:東莞金研、賽貝爾、宇環數控等。
鐳雕是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種打標方法。
PVD濺射是用帶電粒子轟擊局部包裹的靶材,而產生logo圖像的技術。
鐳射設備相關企業:大族激光、宏山激光、德龍激光、百超迪能、力星激光、迅鐳激光、銘鐳激光等。
利用蒸鍍方式,在陶瓷表面鍍上一層涂層,該涂層使陶瓷表面不易產生指紋,耐磨性佳。
圖:陶瓷AF鍍膜,艾邦智造拍攝于昂納集團展臺
AF處理相關企業:昂納集團、宇晶封裝等。
三
終端企業
目前,采用氧化鋯陶瓷的終端企業有蘋果、華為、小米、一加、OPPO等,預計明年可能會有三款旗艦手機采用氧化鋯陶瓷蓋板。
圖:小米5(左)、小米MIX
圖:華為P7典藏版
圖:一加X
圖:OPPO R9 指紋識別模組
圖:Apple Watch Edition
圖:華米手環
更多旗艦手機將在明年上市。。。
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