我国先进陶瓷产业的“急难窘盼”

中国粉体网讯 先进陶瓷，又称新型陶瓷、特种陶瓷、精密陶瓷、高技术陶瓷等，它和金属资料、高分子资料并称为“三大固体资料”。它是指采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计，并具有优秀的力学、声、光、热、电、生物等特性的陶瓷，从而在航空航天、电子信息、生物医药、高端配备制造等高端科技范畴随处可见。

氧化锆珠，图片来源：晶安高科

国内先进陶瓷产业展开之路

我国的先进陶瓷行业展开相对较晚，从20世纪80年代开端，经过“六五”“ 七五”“ 八五”攻关及“863”“ 973”“ 科技支撑”“ 科技部严重专项”等国度级科研项目的投入和研发，突破了高效发起机中以高温陶瓷为关键零部件的技术难题，由此展开了陶瓷资料的组成设计、晶界工程、气压烧结、热压烧结、热等静压烧结、净尺寸成型等关键技术的研发工作，使得尔后几十年，我国在精尖陶瓷制备技术研发和产业化范畴取得了庞大展开成果。

进入21世纪后，我国先进陶瓷资料制备技术快速展开，不时突破国外垄断和技术封锁，包含各种烧结技术、成型工艺、粉末制备技术、精密加工工艺和陶瓷与金属的封接技术等。正是这些配备技术的研发与应用及科研人员的积极参与，推进了我国先进陶瓷产业的快速展开。在结构陶瓷范畴，研制并开发出了耐高温和抗热震的氧化铝坩埚、氧化锆陶瓷轴承球和研磨球、精密陶瓷劈刀等，产品性能媲美国际先进水平且能产业化消费。功用陶瓷方面，目前功用陶瓷占领我国先进陶瓷市场份额的70%，产品种类多、数量大，例如：集成电路用氧化铝基片、高导热氮化铝基片、高导热高绝缘BN陶瓷、独石电容用粉料、微波谐振器陶瓷、特种微晶氧化铝基片等新资料，在陶瓷电阻、电容、电感、陶瓷封装基座、陶瓷插芯等范畴都展开疾速且已构成范围化产业，为我国工业技术范畴提供了关键的零部件配套资料。

直径1010mm高纯氧化铝盘和外径200mm双层同心高纯氧化铝圆筒

来源：上海硅酸盐研讨所

近年来，我国对先进陶瓷的研讨也得到了国度和各研讨机构的高度注重，先进陶瓷随之进入快速展开期，在精密成型、烧结技术、低成本范围化制备技术等范畴不时突破国外垄断和技术封锁，许多现代陶瓷理论和工艺在先进陶瓷的制备中得到应用。

但是，整体来看，我国的先进陶瓷产业除少数抵达以至超越国外同行外， 总体上是明显落后于兴隆国度的水平，正面临一些极为紧迫的问题。

急——鸠占鹊巢，国内市场仍被国外厂商把控

全世界先进陶瓷产品的销售总额超越300亿美圆，并以每年10％以上的速度增长，我国的销售额占比却不到10%，欧美日陶瓷厂商仍在我国陶瓷市场呼风唤雨，控制着主要话语权。

特别是近几年随着我国5G基站、5G通讯、新能源汽车、消费电子、生物医疗、轨道交通、半导体芯片与封装、机器人与人工智能、工业互联网的加速展开，对电子功用陶瓷、高性能结构陶瓷、生物陶瓷、纳米陶瓷粉体、高端电子陶瓷元器件和结构陶瓷零部件需求庞大，中国已成为全球最大的先进陶瓷市场。接下来，先进陶瓷产业将迎来一个新的爆发增长期，众多细分范畴的国产化替代任务异常紧迫，同时也为我国先进陶瓷的新资料、新产品、新技术的研发和产业化带来新的应战与机遇。

难——落后就要挨打

固然我国在先进陶瓷资料的开发上取得了不小的成果，与国际先进陶瓷范畴抢先的国度也拉近了距离，但是在高精密、高性能的粉体制备技术上与兴隆国度依旧存在较大差距。如：

1、技术以及新产品的成果转化十分匮乏

全球范围内大约研制出了200多种陶瓷资料及2000多种相关的应用产品，我国在制备相同资料和产品的条件下，所耗费的成本更高，牢靠性更低，大部分停留在实验样品而不能范围化消费的阶段，所以产品的销售额与兴隆国度相去甚远。

2、高端精密粉体制备及分散技术落后

目前国内先进陶瓷粉末原料消费企业很多，但陶瓷粉末性能通常存在较大的不稳定性，因而直接影响后续批量化制备的陶瓷产品的性能和牢靠性。固然近几年国内在一些高质量氧化物陶瓷粉末产业化方面已有突破，如山东国瓷和广东华旺公司采用先进的水热水解技术消费的纳米氧化锆粉已作为高端生物陶瓷的齿科资料取得普遍应用，在国内外均占有较大的市场份额；潮州三环消费的用于手机陶瓷背板的高强度高韧性氧化锆基专用粉，已胜应用于小米6、小米MIX2、等多款手机陶瓷背板，可禁受从1m高度不同角度的跌落无决裂。但是我国在其他许多重要的结构陶瓷粉末方面还达不到这种水平，如氧化铝体系的生物陶瓷、陶瓷基板、真空管壳、耐磨纺织瓷件、电子真空瓷件等所运用的氧化铝粉末还依赖从日本大明公司、住友公司、昭和电工以及德国纳博特公司、安迈公司和法国的一些公司进口。

小米黑色陶瓷背板

3、范围化消费的工艺技术与配备相对落后

目前国内精密粉体技术抢先的企业大多从国外引进先进工艺配备如气压烧结炉、注射成型机、流延机等来进步我国的技术配备水平，但此类设备的引进，通常要耗费庞大的资金，给企业带来了很大的经济压力，从而限制了先进陶瓷技术产品的展开。例如近几年快速展开起来的精密注射成型技术，能够制备外形复杂和内部结构精密的高附加值陶瓷产品，如陶瓷插芯、陶瓷手术刀、陶瓷关节等，但由于国产密炼机和注射机以及模具的耐磨性和可控精度以及后续精密机加工设备等缘由，招致一些精密陶瓷部件还无法商业化消费，还需从日本、美国、瑞士进口。

窘——以下重要产品话语权较弱

1、MLCC电子陶瓷高端元器件

MLCC在电子制造业中占领越来越重要的位置，特别是随着消费类电子产品、通讯、网络、汽车、工业和国防终端客户的需求日益增加，全球市场抵达百亿美圆，并以每年10%～15%的速度增长。日本是MLCC的消费大国，日本村田、京瓷、太阳诱电株式会社和TDK-EPC、韩国的三星电机等公司都是全球著名的MLCC消费企业。MLCC的主流展开趋向是小型化、大容量、薄层化、碱金属化、高牢靠性，单层陶瓷膜已抵达0.5μm。

村田MLCC产品

2、高性能微波介质陶瓷及元器件

微波介质陶瓷普遍应用于移动通讯、导航、全球卫星系统、雷达、蓝牙技术及无线局域网等范畴。由于构成微波介质陶瓷的滤波器、谐振器和振荡器等元器件在5G网络中被普遍运用，其质量在很大水平上决议了微波通讯产品的最终性能、尺寸极限与成本。低损耗、高稳定性和可调制的微波电磁介质资料是往常国际上的中心技术，目前微波介质资料和器件的消费水平以日本村田、京瓷和TDK-EPC，美国Trans-Tech等公司为最高。国内武汉凡谷、大富科技、深圳顺络和江苏灿勤等企业与国际知名大企业相比较，在技术水平、产品种类和消费范围上仍有一些差距。

3、易烧结细晶Al2O3粉体及高端Al2O3制品

许多高端的Al2O3陶瓷产品，如Al2O3体系的生物陶瓷、陶瓷基板、耐磨纺织瓷件和电子真空瓷件等所运用的Al2O3粉末还依赖从日本、德国和美国进口。特别是制备Al2O3含量为99.5%、99.7%、99.8%、99.9%的晶粒细小、结构平均、机电性能和耐磨性好Al2O3陶瓷零部件。国内厂家在Al2O3粉末的杂质含量控制、烧结活性，特别是烧结成瓷后的显微结构平均性和资料性能上还具有差距。

4、高纯度高活性AlN、Si3N4和SiC等陶瓷粉料

高性能AlN、Si3N4、B4C等非氧化物陶瓷粉末，国内一流的消费供给商稀缺。例如用于制备高强度陶瓷轴承的Si3N4粉末主要依赖从日本宇部兴产株式会社进口、半导体芯片封装用的高导热基板用AlN陶瓷粉主要从日本德山曹达等公司进口，而高性能的SiC陶瓷粉末还需从法国圣戈班公司进口。

5、高导热AlN和Si3N4陶瓷基板

随着新能源汽车、高铁、风力发电和5G基站的快速展开，这些新产业中所用的大功率IGBT模块对最新一代的高导热高强度的AlN和Si3N4陶瓷基板需求庞大。日本京瓷和美国罗杰斯等公司都可批量消费和提供覆铜刻蚀的Si3N4陶瓷基板。

6、生物陶瓷髋关节

生物陶瓷髋关节市场需求庞大，全球平均每2分钟就有一例陶瓷髋关节置换手术，对该资料性能和牢靠性请求十分高，运用寿命可达20年以上。目前，陶瓷髋关节主要由德国赛琅泰克和日本京瓷等公司消费，国内每年需进口数十万套。德国赛琅泰克消费的ZrO2和SrAl12-xCrxO19板状晶协同增强增韧Al2O3基复相陶瓷资料，其抗弯强度和断裂韧性分别抵达1380MPa和6.5MPam1/2。

德国赛琅泰克公司陶瓷髋关节

7、短命命高耐磨陶瓷轴承球和轴承

在航天发起机、风力发电和数控机床等高端配备所运用的陶瓷轴承，岂但请求高的力学性能和热学性能，而且还需优秀的耐磨性、牢靠性和短命命。目前国产的Si3N4陶瓷轴承球与日本东芝还有明显差距，与著名的瑞典SKF、德国FAG和日本KOYO等轴承公司相比，我国的轴承还处于产业链的中低端，像风电和数控机床等高端产品还依赖进口。

东芝氮化硅陶瓷轴承

8、切削金属用陶瓷或金属陶瓷刀头

在汽车、冶金、航天航空范畴的机械加工中大量运用陶瓷刀头，据统计市场需求达数十亿元，目前大量进口。陶瓷刀具资料包含Al2O3基、Si3N4基、Sialon陶瓷、ZTA和Ti(N，C)体系等，请求具有高硬度、高强度和高牢靠性。目前国内企业只能消费少量非氧化物陶瓷刀具，像汽车产业加工用量庞大的氧化物陶瓷刀具还依赖从瑞典Sandvik、日本京瓷和NTK、德国CeramTec等公司进口。

9、大尺寸透明透波陶瓷

在军工国防用到的透明和透红外线陶瓷资料，如Y2O3、MgO、AlON、MgAl2O4陶瓷以及具有激光特性的Nd:YAG透明陶瓷。目前我国的技术还限于制备小尺寸产品，而像美国surmet等公司已可制备0.5m以上的大尺寸透明透波陶瓷，我国无论在工艺技术和配备上与其均有差距。

10、光刻机等半导体设备用精密陶瓷部件

作为半导体消费设备的关键部件，Al2O3、AlN和SiC等多种精密陶瓷部件的研发消费直接影响着半导体配备制造业乃至整个半导体产业链的展开。从上表我们能够看到，精密陶瓷部件在化学气相堆积、物理气相堆积、离子注入、刻蚀等一系列半导体主要制造环节均有重要应用。ESC静电吸盘同样是贯串于几大重要环节的关键部件，在上表中它固然没有归于“陶瓷件”一类，但据粉体网编辑了解，目前陶瓷资料是静电吸盘最抢手的主体资料。能够说，精密陶瓷部件是整个半导体产业基础中的基础。

碳化硅多孔吸盘，碳化硅组合式框架

（图片来源：中国建筑资料科学研讨总院）

因而，无论从经济保险角度还是产业成本角度思索，要突破我国半导体产业面临的“卡脖子”困境，必须注重精密陶瓷部件等半导体消费设备关键部件的国产化展开。

盼——急需展开具有国际品牌价值或高度专业化的公司

美国、日本、德国、法国、英国等兴隆国度在先进陶瓷资料这一范畴已有一批具有国际品牌价值和影响力的大公司，如美国的CoorsTeK、康宁、赛瑞丹等公司，日本的京瓷、村田、NGK、东芝陶瓷，德国赛琅泰克(CeramTec)，法国圣戈班公司，英国的摩根公司，这些大公司的产品质量高、种类多。此外上述兴隆国度还有一批企业具有高度专业化的水准，如专业消费纳米氧化锆粉末原料的日本东曹(Tosoh)公司和专业消费氮化硅粉末原料日本宇部公司(简称UBE)，在全球享有盛誉，致使于美国苹果公司的无线充电的智能手表后盖，指名必须采用日本Tosoh公司的原料。又例如美国奎斯特技术公司(Quest Technology.LP)其技术中心是注射成型工艺和注射模具的制造，公司消费的产品主要是氧化铝、氮化铝、氮化硅及复合陶瓷类等高技术结构陶瓷，其消费最大的特性是精密注射成型消费线和相应的注射摸具加工配套车间，产品精度十分高。

美国Armorline的大尺寸镁铝尖晶石透明陶瓷

我国近几年固然也涌现了像潮州三环、山东国瓷、顺络电子、中材高新等大公司，在国际上开端产生影响力，但绝大多数陶瓷企业的品牌价值和影响力尚未构成，具有高度专业化的陶瓷公司也比较少。此外，许多中小型陶瓷企业的产品同质化现象严重，恶性竞争比较猛烈，且产品性能指标达不到国际先进水平，因而还难以进入宽广的国际市场。

推进我国先进陶瓷产业展开的对策和倡议

1、鼎力展开关键战略资料产业链

依据国度战略请求、市场需求及研发水平，中止初步分类，优先处置具有严重需求且技术相对成熟的资料产业化，然后处置研发周期长或者起步较晚的资料，并制定短期和长期目的。依据研发水平不同，研发主体也应该不同，处于研发初期的以高校科研院所为主体，以处置相关技术难题及产业化难题为目的；处于产业化初期的以实力雄厚的新资料企业为主体，以进步资料废品率及稳定性为目的；处于产业化成熟阶段的企业和行业协会应该制定相关规范，完善新资料的产业链，最终完成关键资料的产业化应用。

2、优化陶瓷资料产业结构

加快完善相关产业的政策和法律法规体系，制定相关的技术规范体系，完善产业链、创新链、资金链。经过政府对先进陶瓷资料展开的规划引导，使企业聚焦到国度重点展开的资料产业，避免呈现投资碎片化、分散化、内卷化。培育重点龙头企业，使其控制中心技术和中心产品。鼓舞企业与科研院所协作，进步资源应用率。

3、加大扶持政策

设立扶持先进陶瓷资料产业展开专项资金，布置一定数量的资金对重点范畴中止技术创新和技术改造，对已取得中心技术专利、成果完成产业化或者市场前景良好的重点产业加大资金支持力度，对在研发范畴作出严重贡献的单位和个人中止奖励；对相关研发企业实施低税收政策，特别是中小型企业，可依据实践状况实行低税收以至免税，使其先立足再展开。

4、增强者才队伍树立

鼓舞高校、研讨所、企业分离设立先进陶瓷资料产业人才培训基地，培育制造业急需的科研人员、技术主干与复合型人才。吸收国外高水平技术人才，树立完善的技术创新鼓舞机制。鼓舞国际交流与协作，引进国外先进技术，提升自身技术水平。

小结

从陶瓷产业链和价值链来看，我国先进陶瓷许多企业和产品还处于中低端，总体水平与兴隆国度相比还有一定差距。但随着产研界乃至国度层面的不时注重，以及随着我国智能终端、新能源汽车、生物医疗、航空航天、半导体等热点行业的展开，先进陶瓷应用范围将进一步扩展，能够预见，我国先进陶瓷产业将步入快速展开时期，相关消费企业将迎来新的机遇。

参考来源：

[1]李静波等.精密陶瓷产业现状及其计量需求讨论

[2]宋涛等.国内外先进陶瓷展开示状及趋向

[3]谢志鹏等.国内先进陶瓷状况与展开机遇和应战

[4]张文毓.先进陶瓷资料的研讨与应用

[5]杨治华等.中国新资料产业展开讲演2021：先进陶瓷资料.今日新资料

[6]谢志鹏等.我国先进结构陶瓷产业散布与展开及面临的问题与应战

（中国粉体网编辑整理/山川）

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