我国精细陶瓷材料产业现状及重点研发材料 - 技术科普 - 新闻动态

我國精細陶瓷材料產業現狀及重點研發材料

日期：2021-04-22 瀏覽次數：次

精(jing)(jing)細陶瓷(ci)由于其自身的(de)優良性能，被廣泛(fan)應用于國(guo)(guo)防、化(hua)工(gong)、冶金、電子(zi)、機械、航(hang)空、航(hang)天和生(sheng)物醫學等領域，成為(wei)這些領域發展的(de)重要關鍵材料，備受各工(gong)業(ye)發達國(guo)(guo)家的(de)極(ji)大關注(zhu)，其發展在很大程(cheng)度上也(ye)影響(xiang)著(zhu)其他工(gong)業(ye)的(de)發展和進步。本文將(jiang)對國(guo)(guo)內(nei)外精(jing)(jing)細陶瓷(ci)概(gai)況做簡單介(jie)紹，并為(wei)大家列(lie)舉十三五期間我國(guo)(guo)部分重點研發精(jing)(jing)細陶瓷(ci)材料及制備技術。

一、產業現狀(zhuang)及面臨問題

1、產業現狀

全(quan)球(qiu)范(fan)圍現狀：目前(qian)，全球范圍內精細(xi)陶(tao)瓷技術(shu)快速進(jin)步、應(ying)(ying)用領域(yu)拓寬及市(shi)場穩定增長(chang)的(de)(de)發展趨(qu)勢明顯(xian)。由(you)于較高的(de)(de)技術(shu)壁壘，精細(xi)陶(tao)瓷行業(ye)長(chang)期被日本、美國及一些(xie)具有獨特技術(shu)的(de)(de)歐(ou)洲公司所壟(long)斷。其中(zhong)(zhong)，日本是最(zui)(zui)大的(de)(de)精細(xi)陶(tao)瓷生產(chan)國，門類最(zui)(zui)齊全，產(chan)量最(zui)(zui)大，應(ying)(ying)用領域(yu)最(zui)(zui)廣，綜合性能最(zui)(zui)優，在陶(tao)瓷市(shi)場特別是電(dian)子(zi)陶(tao)瓷市(shi)場中(zhong)(zhong)占據主(zhu)導(dao)地位。耐高溫(wen)結(jie)構陶(tao)瓷則(ze)是美國精細(xi)陶(tao)瓷發展的(de)(de)重(zhong)點(dian)。此外，歐(ou)盟(meng)各國特別是德國、法國在結(jie)構陶(tao)瓷領域(yu)進(jin)行了重(zhong)點(dian)研究，主(zhu)要集中(zhong)(zhong)在發電(dian)裝(zhuang)備、新(xin)能源材料和發動機(ji)中(zhong)(zhong)的(de)(de)陶(tao)瓷器件等領域(yu)。

氮化(hua)鋁是(shi)鋁和氮的(de)化(hua)合物，是(shi)一種熱(re)導(dao)率高、具有電(dian)絕緣性(xing)的(de)性(xing)能材料(liao)。該產(chan)品主要用(yong)于會因熱(re)而導(dao)致工作狀態(tai)不穩定的(de)半導(dao)體(ti)等電(dian)子(zi)零(ling)部(bu)(bu)件的(de)散熱(re)材料(liao)，廣(guang)泛應用(yong)于半導(dao)體(ti)制(zhi)造裝置部(bu)(bu)件、產(chan)業(ye)機(ji)械(xie)的(de)變頻器(qi)、電(dian)車及汽車的(de)IGBT底座、環境及能源等領域。近年來，作為具有節能效果的LED的散熱基板材料，也備受矚目。相信懂得的人都知道德山氮化鋁的地位所在。

國內(nei)產業(ye)現(xian)狀：我國幾乎對所有工業用精細陶瓷材(cai)料(liao)都進行了(le)研究和(he)開(kai)發，經(jing)過“六五”、“七五”、“八五”攻關及“863”、“973”、“科技支撐”、“科技部重大專項”等國家級科研項目的研發，我國精細陶瓷材料的研究與開發能力有了顯著的提高。

我國陶瓷材(cai)料制備工藝發展(zhan)概(gai)況：在粉(fen)體制備(bei)方(fang)面，我國(guo)陶(tao)瓷粉(fen)體的制備(bei)方(fang)法主要有固(gu)相(xiang)反(fan)應(ying)(ying)法、液相(xiang)反(fan)應(ying)(ying)法和(he)氣相(xiang)反(fan)應(ying)(ying)法3大類。隨著納米技術的發展，通過氣相反應法制成的粉體具有表面積大、球形度高、粒徑分布窄等特點，為高性能陶瓷制備提供了基礎保障。

在成(cheng)形(xing)(xing)(xing)技術方面，我國精細陶瓷(ci)行業采用的(de)主要成(cheng)形(xing)(xing)(xing)技術有干法壓制成(cheng)形(xing)(xing)(xing)中(zhong)(zhong)的(de)冷等靜壓成(cheng)形(xing)(xing)(xing)、塑性(xing)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)中(zhong)(zhong)的(de)注(zhu)射成(cheng)形(xing)(xing)(xing)、漿料成(cheng)形(xing)(xing)(xing)中(zhong)(zhong)的(de)流延成(cheng)形(xing)(xing)(xing)和凝膠(jiao)注(zhu)模成(cheng)形(xing)(xing)(xing)等。

在燒(shao)結技術方(fang)面，我國(guo)精細(xi)陶瓷行業主要采(cai)用熱壓燒(shao)結(HP)和氣壓燒結(GPS)技術，國內在大尺寸氣壓燒結氮化硅陶瓷方面突破了國外技術封鎖，實現技術國產化。

在精(jing)密加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)方(fang)面(mian)，電火(huo)花加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、超聲(sheng)波加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、激(ji)光加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)和(he)化(hua)學加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)等加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)逐(zhu)步應(ying)用(yong)于陶瓷加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)中。

2、面臨問題(ti)

與國(guo)外精細(xi)陶瓷(ci)(ci)行業相比，我國(guo)生(sheng)產(chan)的(de)(de)大(da)部分精細(xi)陶瓷(ci)(ci)產(chan)品附加值(zhi)較(jiao)低(di)，很多(duo)電子整機(ji)中技術含量較(jiao)高(gao)的(de)(de)陶瓷(ci)(ci)元(yuan)件(jian)仍(reng)需要大(da)量進口；原料(liao)高(gao)純化、元(yuan)器(qi)件(jian)高(gao)致密、大(da)尺(chi)寸、復(fu)雜形狀(zhuang)、陶瓷(ci)(ci)靶材等問題亟需解(jie)決；國(guo)內(nei)部分材料(liao)的(de)(de)性(xing)能指(zhi)標(biao)尚未達到國(guo)外同類材料(liao)的(de)(de)水(shui)平，裝備(bei)設備(bei)精度差，高(gao)端設備(bei)依賴(lai)進口；產(chan)學研用(yong)結(jie)合不(bu)緊密，實驗室成果缺乏重(zhong)視，與實際(ji)應用(yong)脫節(jie)嚴重(zhong)。

目前我(wo)國(guo)高(gao)純、超(chao)細、高(gao)性(xing)能(neng)陶(tao)瓷(ci)粉體制(zhi)(zhi)造(zao)技(ji)術和工藝與日美(mei)等國(guo)家(jia)有著(zhu)(zhu)較大(da)距離，高(gao)端(duan)粉體材料依(yi)然以進口(kou)(kou)為主。另外，粉體的(de)(de)高(gao)效分(fen)散技(ji)術也存在較大(da)差距。引(yin)進高(gao)端(duan)裝(zhuang)備在一定程度(du)(du)提升了我(wo)們的(de)(de)技(ji)術裝(zhuang)備水(shui)平(ping)(ping)，但(dan)對(dui)(dui)于企業而言投資(zi)大(da)，經濟壓力大(da)。隨著(zhu)(zhu)國(guo)產高(gao)端(duan)制(zhi)(zhi)備裝(zhuang)備的(de)(de)發展，對(dui)(dui)可滿足特定材料性(xing)能(neng)要求的(de)(de)陶(tao)瓷(ci)材料及部件需求量(liang)也越來越大(da)，但(dan)受限(xian)于我(wo)國(guo)高(gao)端(duan)陶(tao)瓷(ci)材料的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)水(shui)平(ping)(ping)，很大(da)程度(du)(du)上還是需要使用進口(kou)(kou)材料。

二、重(zhong)點研發材料及制備(bei)技術

1、集(ji)成電路用陶瓷基(ji)板材(cai)料

主要產(chan)品：氮化鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)基板材料制(zhi)(zhi)備(bei)技術(shu)，大尺寸高導熱(re)陶(tao)瓷(ci)基板新材料，超(chao)大規模集(ji)成電路制(zhi)(zhi)造(zao)裝備(bei)用結構陶(tao)瓷(ci)材料。

主(zhu)要任務：開展高絕緣(yuan)大尺寸薄膜高純(chun)氧化(hua)(hua)鋁陶(tao)瓷基(ji)板(ban)整體制備(bei)技術(shu)(shu)及(ji)精密研(yan)磨(mo)拋光裝備(bei)，高導熱(re)基(ji)板(ban)原(yuan)料用(yong)氮化(hua)(hua)鋁、碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)和鋁基(ji)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鋁高純(chun)粉體加(jia)工(gong)(gong)技術(shu)(shu)和設備(bei)，復(fu)雜(za)結構(gou)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)原(yuan)位成(cheng)形技術(shu)(shu)、氣相沉積技術(shu)(shu)及(ji)設備(bei)，精密加(jia)工(gong)(gong)技術(shu)(shu)及(ji)裝備(bei)，陶(tao)瓷部(bu)件在線組裝技術(shu)(shu)，集成(cheng)電路光刻機微(wei)動(dong)(dong)臺、運動(dong)(dong)平臺用(yong)高比剛度、高熱(re)穩(wen)定性陶(tao)瓷制造技術(shu)(shu)，800mm級高精度中空工作部件等相關技術和裝備的研制。建成具有我國自主知識產權的集成電路用陶瓷基板產品連續生產線，實現產業化目標，解決集成電路用陶瓷基板高端材料依賴進口的。

圖氮化鋁(lv)陶瓷基板

2、苛刻環境用(yong)高性能陶瓷基過濾材料(liao)

主要(yao)產(chan)品(pin)：陶瓷(ci)納濾膜材料(liao)，多孔(kong)陶瓷(ci)制(zhi)造(zao)新工藝，陶瓷(ci)催化劑新材料(liao)。

主要任務：開展陶瓷材料深(shen)孔/通道/微結構超精加工、低粗糙度表面加工、多表面集成加工技術、多孔陶瓷微觀有序結構的制造技術、陶瓷催化劑材料制備技術，陶瓷納濾膜材料制備技術的研究，并形成產業化示范線。

圖山東工(gong)陶(tao)院(yuan)高溫陶(tao)瓷膜除(chu)塵器(qi)

3、航(hang)空航(hang)天用陶瓷基隔熱材料

主要產品(pin)：超(chao)高溫(wen)ZrO2基陶瓷連續纖維材料，SiO2納米孔隔熱陶瓷材料。

主要(yao)任務：開展溶膠凝膠法一(yi)干(gan)法牽引仿絲(si)制備超高溫ZrO2基陶瓷連續纖維材料技術、SiO2納米孔氣凝膠制備技術及相關隔熱材料制造工藝的研制。

4、國防裝備用超高溫柔(rou)性組(zu)合(he)隔熱材料

主要產(chan)品(pin)：高超(chao)聲速飛行器(qi)用(yong)超(chao)高溫柔性組合隔熱(re)(re)材(cai)料，預冷吸氣式火箭發(fa)動機(ji)換(huan)熱(re)(re)器(qi)用(yong)陶(tao)瓷材(cai)料。

主(zhu)要任(ren)務(wu)：開展(zhan)上(shang)述(shu)材料的設(she)計及制(zhi)備(bei)(bei)工藝(yi)、層狀復(fu)合(he)技(ji)(ji)術(shu)(shu)、超(chao)高溫(wen)隔熱(re)性能(neng)評(ping)價技(ji)(ji)術(shu)(shu)的研究，形成一系(xi)列不(bu)同耐溫(wen)材料的制(zhi)備(bei)(bei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)；開展(zhan)發(fa)動機換熱(re)器(qi)用大(da)長徑比(bi)、中空薄壁(bi)、致密高強碳化硅換熱(re)部件(jian)制(zhi)備(bei)(bei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)等方面的研究。

5、導(dao)彈裝(zhuang)備用透明陶(tao)瓷材料

主要(yao)產品：大尺寸AlON透明陶瓷材料。

主要任務：開展高純、超細、單相γ-AlON粉體的合成制備方法的研制，形成高純AlON(純度﹥99.9％，D50﹤0.3μm)年產的生產規模，研制透明AlON半球罩光學陶瓷生產和裝備技術，并形成產業化示范線。