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【干货】手机、智能穿戴等陶瓷外壳产业链分析

摘要:一代产品催生一代技术,智能手机从塑料外壳到金属外壳,纳米注塑技术得到大规模应用;到了5G信号时代,智能手机外壳必将从金属转至玻璃、陶瓷等,手机陶瓷外壳必将使微晶锆陶瓷粉体制备、成型、脱脂烧结以及后加工等工艺逐渐成熟并大规模应用!


下面艾邦智造将尝试解读国内手机、智能穿戴等陶瓷外壳产业链,可能有错误和遗漏的企业,欢迎在文末评论处留言修改:

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陶瓷粉体

一般采用微晶锆材料作为3C产品外壳的陶瓷粉体原材料。微晶是指每颗晶粒只由几千至上万个晶胞并置而成的晶体,微晶比表面积大、表面活性等相当突出。氧化锆由于外观处理效果好,且具有相变增韧的优点,是3C产品外壳应用最广泛的陶瓷材料。



图:陶瓷粉体,来源于潮州三环

陶瓷粉体的质量直接影响最终成品的质量,其要求至少有四个方面:

1)高纯;

2)分散性能好;

3)粒子超细;

4)粒度分布窄的粉体。

氧化锆粉体相关企业:圣戈班、山东国瓷、日本东曹、东方锆业、潮州三环(主要供给自家)等。

 

陶瓷加工

手机、智能穿戴等陶瓷外壳成型加工主要有注射成型、干压成型和流延成型等。注射成型类似于塑料的注塑成型,主要生产小型复杂形状精密陶瓷件,一般来讲,尺寸越大,注射成型越没有优势;干压成型主要生产扁平形状制品,生产效率高;流延成型是薄片陶瓷材料的一种重要成型方法;这三类成型方法都可以用来生产手机外壳。图片

图:手机陶瓷后盖,来源于潮州三环

陶瓷加工相关企业:潮州三环、伯恩光学、蓝思科技、日本京瓷、晋城富士康、通达集团、华晶、瑞声科技、奥瑞德、东莞信柏、湖南正阳、宏通、丁鼎、商德等。


1、注射成型

陶瓷注射成型(Ceramic Injection Molding,简称CIM)是将聚合物注射成型方法与陶瓷制备工艺相结合而发展起来的一种制备陶瓷零部件的新工艺。

图片图:陶瓷专用开合式密炼机,来源于昶丰机械

注射成型工艺过程包括:

1)有机载体与陶瓷粉末在一定温度下混炼、干燥、造粒,得到注射用喂料。有机载体的作用是提供陶瓷注射成型所需的流动性及成型坯体强度。

2)喂料送入注射成型机内,再被加热转变为粘稠性熔体,高速注入模具,熔体固化为所需形状的坯体,然后脱模。这一阶段中,模具设计和注射熔体充模流动状态直接影响成型坯体的质量。 

图片图:JSW陶瓷专用注射机,来源于新荣精密

混炼造粒设备相关企业:昶丰机械、亘易隆、开研机械等。

注射机相关企业:日精、日钢(国内代理商新荣精密)、阿博格、海天长飞亚、东洋、发那科等。


2、干压成型

干压成型是将经过造粒、流动性好、粒配合适的粉料,装入模具内,通过压机的柱塞施加外压力使粉料制成一定形状坯体的方法。干压成型由于粉料水分含量在7%以下,减少了后续烧结时间,成型效率高、成本低,但密度不够均匀。干压成型可用于手机外壳的制造。

干压成型设备相关企业:海力精密机械等。


3、流延成型

流延成型(Tape casting)是薄片陶瓷材料的一种重要成型方法,产能高、自动化程度高,但烧成收缩率高达20-21%,可制备厚度为10-1000μm的高质量陶瓷薄膜。小米5手机陶瓷外壳和多款手机陶瓷指纹盖板均采用流延成型工艺。

图:潮州三环流延成型生产线

流延成型工艺过程包括:

1)将陶瓷粉末与添加剂在有机溶剂中混合,形成悬浮的浆料。

2)成型时浆料从料斗下部流至基带之上,通过基带与刮刀的相对运动形成坯膜,坯膜的厚度由刮刀控制。

3)坯膜连同基带一起送入烘干室,溶剂蒸发,形成具有一定强度和柔韧性的坯片。

流延设备相关企业:日本平野、日本横山制作所、潮州三环、美国HED国际公司、北京东方太阳科技有限公司等。


4、脱脂、烧结

脱脂是通过加热或其他物理化学方法,将注射成型坯体内有机物排除。

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图:POM基CIM催化脱脂炉,来源于星特烁

坯体在高温作用下,随着时间的延长,最后成为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体,这种现象称为烧结。烧结是减少成形体中气孔,增强颗粒之间结合,提高机械强度的工艺过程。

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图:脱脂烧结一体炉(AB炉),来源于合肥高歌

脱脂、烧结炉相关企业: 星特烁、合肥高歌等。


5、后处理

手机、智能穿戴等3C产品外壳对工程陶瓷表面效果具有非常高的要求,如平整光洁的表面、精确的几何尺寸、防指纹等,这就需要复杂的后处理流程。


1
CNC加工

陶瓷CNC加工主要是用于机身的修整处理,是手机机身曲线更加柔和,观感更舒适。陶瓷属于硬质材料,其磨削机理与金属材料有很大的差别。陶瓷磨削过程中,材料脆性剥离是通过空隙和裂纹的形成或延展、剥落及碎裂等方式来完成的。

陶瓷CNC设备相关企业:北京精雕、创世纪、久久精工、诠脑机电、环球同创等。

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图:陶瓷和金属磨削原理对比

 

2
研磨、抛光

研磨主要是实现快速减薄的一类工艺,陶瓷的研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。

抛光是使用微细磨粒弹塑性的抛光机对工件表面进行摩擦,使工件表面产生塑性流动,生成细微的切屑。抛光以滑动摩擦为主,利用绒布的弹性与缓冲作用,紧贴在瓷件表面,以去除前一道工序所留下的瑕疵、划痕、磨纹等加工痕迹,获得光滑的表面。

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研磨、抛光设备相关企业东莞金研、赛贝尔、宇环数控等。

 

3
镭射/PVD

镭雕是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。

PVD溅射是用带电粒子轰击局部包裹的靶材,而产生logo图像的技术。

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镭射设备相关企业:大族激光、宏山激光、德龙激光、百超迪能、力星激光、迅镭激光、铭镭激光等。

 

4
AF处理

利用蒸镀方式,在陶瓷表面镀上一层涂层,该涂层使陶瓷表面不易产生指纹,耐磨性佳。 图片

图:陶瓷AF镀膜,艾邦智造拍摄于昂纳集团展台

AF处理相关企业:昂纳集团、宇晶封装等。

 

终端企业

目前,采用氧化锆陶瓷的终端企业有苹果、华为、小米、一加、OPPO等,预计明年可能会有三款旗舰手机采用氧化锆陶瓷盖板。图片

图:小米5(左)、小米MIX

图:华为P7典藏版


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图:一加X


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图:OPPO R9 指纹识别模组

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图:Apple Watch Edition

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图:华米手环

更多旗舰手机将在明年上市。。。


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