我国精细陶瓷材料产业现状及重点研发材料

日期：2021-04-22 浏览次数：次

精(jing)细(xi)陶(tao)瓷由于其自身的(de)(de)优良(liang)性能，被(bei)广泛(fan)应用于国(guo)(guo)(guo)防、化工(gong)、冶金、电子(zi)、机械、航空、航天和(he)生物医学等领(ling)域，成(cheng)为(wei)(wei)这(zhei)些(xie)领(ling)域发(fa)(fa)(fa)展的(de)(de)重(zhong)要关键材(cai)(cai)料，备受各工(gong)业(ye)发(fa)(fa)(fa)达国(guo)(guo)(guo)家的(de)(de)极大关注，其发(fa)(fa)(fa)展在很(hen)大程度上也影响着(zhe)其他(ta)工(gong)业(ye)的(de)(de)发(fa)(fa)(fa)展和(he)进步。本文将对(dui)国(guo)(guo)(guo)内外(wai)精(jing)细(xi)陶(tao)瓷概况做简单介绍，并为(wei)(wei)大家列举十三五(wu)期间我国(guo)(guo)(guo)部分重(zhong)点研(yan)发(fa)(fa)(fa)精(jing)细(xi)陶(tao)瓷材(cai)(cai)料及制备技术。

一、产业现状及面临问题(ti)

1、产业现状(zhuang)

全球范围现状：目(mu)前，全球范(fan)围内精细陶(tao)(tao)瓷(ci)技术(shu)快速(su)进步(bu)、应用领域(yu)拓宽及市(shi)场稳定(ding)增(zeng)长的(de)发展(zhan)趋势明显。由于(yu)较高(gao)的(de)技术(shu)壁垒，精细陶(tao)(tao)瓷(ci)行业长期被(bei)日本、美(mei)国及一些具有独(du)特技术(shu)的(de)欧洲公司所垄(long)断(duan)。其中，日本是(shi)最(zui)大的(de)精细陶(tao)(tao)瓷(ci)生产国，门类最(zui)齐全，产量最(zui)大，应用领域(yu)最(zui)广，综合性能(neng)(neng)最(zui)优，在陶(tao)(tao)瓷(ci)市(shi)场特别是(shi)电(dian)子陶(tao)(tao)瓷(ci)市(shi)场中占(zhan)据(ju)主(zhu)导地位。耐高(gao)温结(jie)构(gou)陶(tao)(tao)瓷(ci)则(ze)是(shi)美(mei)国精细陶(tao)(tao)瓷(ci)发展(zhan)的(de)重(zhong)点(dian)。此(ci)外，欧盟(meng)各国特别是(shi)德国、法(fa)国在结(jie)构(gou)陶(tao)(tao)瓷(ci)领域(yu)进行了重(zhong)点(dian)研(yan)究，主(zhu)要(yao)集(ji)中在发电(dian)装备(bei)、新能(neng)(neng)源材料和发动机中的(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)器件(jian)等(deng)领域(yu)。

氮(dan)化铝(lv)是(shi)铝(lv)和(he)氮(dan)的化合(he)物，是(shi)一(yi)种热(re)导率高、具有电(dian)绝缘性的性能材料。该产(chan)品主要用(yong)于会因热(re)而(er)导致工作状态不稳定(ding)的半导体等电(dian)子零部(bu)(bu)件的散热(re)材料，广泛应用(yong)于半导体制造(zao)装置部(bu)(bu)件、产(chan)业机械(xie)的变频器(qi)、电(dian)车及汽车的IGBT底座、环境及能源等领域。近年来，作为具有节能效果的LED的散热基板材料，也备受瞩目。相信懂得的人都知道德山氮化铝的地位所在。

国内产业现状：我国几乎对所(suo)有工(gong)业用(yong)精(jing)细(xi)陶瓷材料都进行(xing)了研究(jiu)和开(kai)发，经过“六五”、“七五”、“八五”攻关及“863”、“973”、“科技支撑”、“科技部重大专项”等国家级科研项目的研发，我国精细陶瓷材料的研究与开发能力有了显著的提高。

我国陶瓷材料制备(bei)工艺发展概况(kuang)：在粉(fen)体制备方(fang)面，我国陶瓷(ci)粉(fen)体的制备方(fang)法主要有固相反应法、液相反应法和气相反应法3大类。随着纳米技术的发展，通过气相反应法制成的粉体具有表面积大、球形度高、粒径分布窄等特点，为高性能陶瓷制备提供了基础保障。

在(zai)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)技术(shu)方面，我国精细陶瓷行业采(cai)用的(de)(de)主要(yao)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)技术(shu)有干法压制成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)中(zhong)的(de)(de)冷(leng)等(deng)静压成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)、塑性成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)中(zhong)的(de)(de)注射成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)、浆料成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)中(zhong)的(de)(de)流延成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)和凝胶注模成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)等(deng)。

在烧(shao)结(jie)技术方面(mian)，我国(guo)精细陶瓷行(xing)业主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)热压烧(shao)结(jie)(HP)和气压烧结(GPS)技术，国内在大尺寸气压烧结氮化硅陶瓷方面突破了国外技术封锁，实现技术国产化。

在精密加(jia)(jia)工(gong)技术方(fang)面(mian)，电火花(hua)加(jia)(jia)工(gong)、超声波加(jia)(jia)工(gong)、激光加(jia)(jia)工(gong)和(he)化学加(jia)(jia)工(gong)等加(jia)(jia)工(gong)技术逐(zhu)步应用(yong)于陶瓷加(jia)(jia)工(gong)中(zhong)。

2、面临问题

与(yu)国外(wai)精(jing)(jing)细陶瓷(ci)行业相(xiang)比，我(wo)国生产(chan)的(de)大部(bu)分精(jing)(jing)细陶瓷(ci)产(chan)品附加值较低(di)，很多电子整机(ji)中技术含量较高(gao)的(de)陶瓷(ci)元件仍需要大量进口；原料高(gao)纯化(hua)、元器件高(gao)致密、大尺寸、复杂形状(zhuang)、陶瓷(ci)靶材等问题亟需解决；国内(nei)部(bu)分材料的(de)性(xing)能(neng)指标尚(shang)未达到国外(wai)同类材料的(de)水平，装备设备精(jing)(jing)度差，高(gao)端设备依(yi)赖(lai)进口；产(chan)学研(yan)用结(jie)合不紧(jin)密，实(shi)验室(shi)成果缺(que)乏重视(shi)，与(yu)实(shi)际(ji)应用脱(tuo)节严重。

目(mu)前我国高(gao)纯、超细、高(gao)性能(neng)陶(tao)(tao)瓷(ci)粉体(ti)(ti)制(zhi)造(zao)(zao)技术和工艺与日(ri)美等国家有着较大(da)(da)距(ju)离，高(gao)端(duan)(duan)粉体(ti)(ti)材(cai)料依然以进(jin)口(kou)为主。另外，粉体(ti)(ti)的(de)高(gao)效(xiao)分散技术也存(cun)在较大(da)(da)差(cha)距(ju)。引(yin)进(jin)高(gao)端(duan)(duan)装(zhuang)备在一定程度提升了我们的(de)技术装(zhuang)备水平(ping)，但对于(yu)企业(ye)而言投资大(da)(da)，经济(ji)压(ya)力大(da)(da)。随着国产高(gao)端(duan)(duan)制(zhi)备装(zhuang)备的(de)发展，对可满足特定材(cai)料性能(neng)要(yao)求(qiu)的(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)材(cai)料及部件(jian)需求(qiu)量(liang)也越来越大(da)(da)，但受限于(yu)我国高(gao)端(duan)(duan)陶(tao)(tao)瓷(ci)材(cai)料的(de)制(zhi)造(zao)(zao)水平(ping)，很(hen)大(da)(da)程度上还(hai)是需要(yao)使(shi)用进(jin)口(kou)材(cai)料。

二、重点(dian)研(yan)发材(cai)料(liao)及制(zhi)备技术

1、集成(cheng)电路(lu)用(yong)陶瓷基(ji)板材料(liao)

主要产品：氮化(hua)铝陶(tao)瓷(ci)基(ji)板材(cai)料制备技术(shu)，大尺寸(cun)高(gao)导热陶(tao)瓷(ci)基(ji)板新(xin)材(cai)料，超(chao)大规模集成电(dian)路制造装备用(yong)结构陶(tao)瓷(ci)材(cai)料。

主要任(ren)务(wu)：开展(zhan)高(gao)绝缘大尺寸薄膜(mo)高(gao)纯(chun)氧化(hua)(hua)(hua)铝陶瓷基板整体(ti)制备(bei)(bei)(bei)技(ji)术(shu)及精密研(yan)磨抛光装备(bei)(bei)(bei)，高(gao)导热(re)基板原(yuan)料(liao)用(yong)(yong)氮化(hua)(hua)(hua)铝、碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)和铝基碳化(hua)(hua)(hua)铝高(gao)纯(chun)粉体(ti)加工(gong)(gong)技(ji)术(shu)和设(she)(she)备(bei)(bei)(bei)，复杂结构碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)原(yuan)位(wei)成(cheng)形技(ji)术(shu)、气(qi)相沉积技(ji)术(shu)及设(she)(she)备(bei)(bei)(bei)，精密加工(gong)(gong)技(ji)术(shu)及装备(bei)(bei)(bei)，陶瓷部件在线组装技(ji)术(shu)，集成(cheng)电路光刻(ke)机微动(dong)(dong)台、运动(dong)(dong)平(ping)台用(yong)(yong)高(gao)比刚度、高(gao)热(re)稳定(ding)性陶瓷制造(zao)技(ji)术(shu)，800mm级高精度中空工作部件等相关技术和装备的研制。建成具有我国自主知识产权的集成电路用陶瓷基板产品连续生产线，实现产业化目标，解决集成电路用陶瓷基板高端材料依赖进口的。

图氮化铝陶瓷基(ji)板

2、苛刻环境用高性(xing)能陶瓷(ci)基过滤材料

主要产品(pin)：陶(tao)(tao)瓷(ci)纳(na)滤膜材(cai)(cai)料(liao)，多(duo)孔陶(tao)(tao)瓷(ci)制造(zao)新工艺，陶(tao)(tao)瓷(ci)催化剂新材(cai)(cai)料(liao)。

主(zhu)要任务(wu)：开(kai)展陶(tao)瓷材料(liao)深孔/通道/微结构超精加工、低粗糙度表面加工、多表面集成加工技术、多孔陶瓷微观有序结构的制造技术、陶瓷催化剂材料制备技术，陶瓷纳滤膜材料制备技术的研究，并形成产业化示范线。

图山东工陶院(yuan)高温陶瓷膜除尘器

3、航(hang)空航(hang)天(tian)用(yong)陶瓷基隔热材料(liao)

主(zhu)要产品：超高温ZrO2基陶瓷连续纤维材料，SiO2纳米孔隔热陶瓷材料。

主要任务：开展溶(rong)胶(jiao)凝胶(jiao)法一干法牵引仿丝制备超高温ZrO2基陶瓷连续纤维材料技术、SiO2纳米孔气凝胶制备技术及相关隔热材料制造工艺的研制。

4、国防装备(bei)用超高(gao)温柔性(xing)组(zu)合隔热材料

主要产品：高(gao)超声速飞行器(qi)用超高(gao)温(wen)柔性组合隔热材料(liao)，预冷吸气式火箭发动机换热器(qi)用陶(tao)瓷材料(liao)。

主要(yao)任务：开展(zhan)上述(shu)材(cai)料的设计及制备工(gong)艺、层(ceng)状复合技术、超高(gao)温(wen)隔热性能评价(jia)技术的研究，形成一(yi)系列不同耐温(wen)材(cai)料的制备技术；开展(zhan)发动(dong)机换(huan)热器(qi)用大长(zhang)径比(bi)、中空薄壁(bi)、致密高(gao)强碳化硅换(huan)热部件(jian)制备技术等方面的研究。

5、导弹(dan)装备用透明(ming)陶瓷材料

主要产品：大尺寸AlON透明陶瓷材料。

主要任务：开展高纯(chun)、超细、单相γ-AlON粉体的合成制备方法的研制，形成高纯AlON(纯度﹥99.9％，D50﹤0.3μm)年产的生产规模，研制透明AlON半球罩光学陶瓷生产和装备技术，并形成产业化示范线。