特陶產品應用——陶瓷手機蓋板

我是一個在特種陶瓷從業超15年的特陶人，其中有一個產品令人印象深刻，氧化鋯陶瓷手機蓋板，2017-2020年間炙手可熱電子消費品用陶瓷部件之一。自從Xiaomi公司2016年陶瓷后蓋版本的手機后，吸引著其他手機廠商跟進，加之5G技術落地的背景下，各大媒體大肆宣傳，特陶行業加大研發力度，無數投行入場；一時間從高斷裂韌性的氧化鋯粉體，氧化鋯陶瓷成型工藝、燒結工藝，CNC加工，研磨拋光工藝，檢測標準等大力投入研發，整個行業可謂百花齊放，好不熱鬧。

氧化鋯陶瓷手機背板讓非特陶人也認識到了氧化鋯陶瓷材料，這里不僅僅是陶瓷手機蓋板，還有氧化鋯陶瓷3C穿戴產品和手鏈、項鏈吊墜、手表等飾品（后續專門寫文章介紹）。

（陶瓷后蓋手機）

下面整理一下和陶瓷手機蓋板相關產品特點、技術工藝路線，給特陶人當作茶余飯后吹水娛樂消遣。

一、產品特性：

氧化鋯陶瓷材料高硬度（HRA≈88，HV=1200-1400）、介電常數可調（26-33，適合手機蓋板的范圍28-30），高韌性（壓痕法斷裂韌性可達13，遠高于其他陶瓷和玻璃）、高強度（TRS可達1200甚至更高），絕緣。因此采用氧化鋯陶瓷做智能手機蓋板具有以下特點：

優點：

介電常數高且可調，適合射頻穿透，損耗低，不導電，不屏蔽信號，可無線充電；（這就是為什么手機后蓋選擇用氧化鋯陶瓷的主要因素）

硬度高，耐磨、耐剮蹭，長期使用不產生劃痕；

強度高，陶瓷里最好，且遠遠高于玻璃，是玻璃的2-4倍，相對于玻璃不易崩裂，摔壞；

耐酸堿，長時間使用不受汗漬影響；

拋光后質感溫潤如玉、晶亮無暇；

顏色豐富，且是內外顏色一致，并非表面處理涂層；

（彩色氧化鋯陶瓷）

缺點：

脆性大，雖然是陶瓷里韌性最好，且遠優于玻璃，但還是不能像金屬抗摔；

加工難度大，硬度高，因此也難加工，加工成本也遠高于玻璃；

比重大，增加機身重量；

熱導率低，不易散熱；

二、技術工藝路線：

干壓+冷等靜壓成型：

該工藝優于干壓工藝生坯密度不均，經過冷等后，生坯密度致密化且均勻化，燒結后無氣孔，但不適合生產帶中框和3D大弧面的產品；

干袋式等靜壓成型：

該工藝較好的解決了干壓密度不均、冷等3D產品不易真空包裝等缺點，但效率不及干壓成型，因彈性模具，裝填脫模節拍相對較長。

（干袋式等靜壓成型）

（干袋式等靜壓成型燒結后制品，變形小，可控）

注射成型（CIM）：

CIM工藝可生產復雜形狀，比如帶中框，同時可以成型出一些微特征，預留加工余量即可，減少后續加工量；據了解該工藝并沒有哪一家廠商有效解決燒制后密度低氣孔大的缺陷。CIM實際上適合做結構復雜的小件產品，拿來做手機后蓋，從配方（注模時流動性要好）、模具設計（快速充模、無流痕）、脫脂（開裂、變形等）都有很大挑戰。

（注塑機、密煉機）

（成型素坯）

（燒成制品）

流延+溫等靜壓成型（冷等也可行）：

流延成型膜片后，經過多張膜片疊層（采用加熱平板壓合），真空包裝，再等靜壓壓合成型，該工藝適合制作平板、3D弧面（橡膠+不銹鋼仿形模具），只是3D弧面處壓合時會有拉伸變薄，需計算好拉伸量，留好余量，該工藝不適合成型帶中框的產品。

（制漿、脫泡、流延、壓合設備）

（成型素坯/燒成制品）

機加工：

以CNC+拋光為主，注意點是氧化鋯加工后產生應力釋放，需要回火處理，不同廠家回火處理工藝還不一樣，有回火到1200℃→快速冷卻至1000℃（快速過1170℃相變點）→再自然冷卻，有回火600℃自然冷卻。

（CNC、磨床、研磨拋光設備）

（加工半成品及成品）

總結：

氧化鋯陶瓷手機背板=高強度+韌性好+硬度高耐刮擦+射頻穿透性好不屏蔽信號+質地溫潤如玉、晶亮光澤（高檔大氣），成為高端手機材質選擇之一。