特陶产品应用——陶瓷手机盖板

我是一个在特种陶瓷从业超15年的特陶人，其中有一个产品令人印象深刻，氧化锆陶瓷手机盖板，2017-2020年间炙手可热电子消费品用陶瓷部件之一。自从Xiaomi公司2016年陶瓷后盖版本的手机后，吸引着其他手机厂商跟进，加之5G技术落地的背景下，各大媒体大肆宣传，特陶行业加大研发力度，无数投行入场；一时间从高断裂韧性的氧化锆粉体，氧化锆陶瓷成型工艺、烧结工艺，CNC加工，研磨抛光工艺，检测标准等大力投入研发，整个行业可谓百花齐放，好不热闹。

氧化锆陶瓷手机背板让非特陶人也认识到了氧化锆陶瓷材料，这里不仅仅是陶瓷手机盖板，还有氧化锆陶瓷3C穿戴产品和手链、项链吊坠、手表等饰品（后续专门写文章介绍）。

（陶瓷后盖手机）

下面整理一下和陶瓷手机盖板相关产品特点、技术工艺路线，给特陶人当作茶余饭后吹水娱乐消遣。

一、产品特性：

氧化锆陶瓷材料高硬度（HRA≈88，HV=1200-1400）、介电常数可调（26-33，适合手机盖板的范围28-30），高韧性（压痕法断裂韧性可达13，远高于其他陶瓷和玻璃）、高强度（TRS可达1200甚至更高），绝缘。因此采用氧化锆陶瓷做智能手机盖板具有以下特点：

优点：

介电常数高且可调，适合射频穿透，损耗低，不导电，不屏蔽信号，可无线充电；（这就是为什么手机后盖选择用氧化锆陶瓷的主要因素）

硬度高，耐磨、耐剐蹭，长期使用不产生划痕；

强度高，陶瓷里最好，且远远高于玻璃，是玻璃的2-4倍，相对于玻璃不易崩裂，摔坏；

耐酸碱，长时间使用不受汗渍影响；

抛光后质感温润如玉、晶亮无暇；

颜色丰富，且是内外颜色一致，并非表面处理涂层；

（彩色氧化锆陶瓷）

缺点：

脆性大，虽然是陶瓷里韧性最好，且远优于玻璃，但还是不能像金属抗摔；

加工难度大，硬度高，因此也难加工，加工成本也远高于玻璃；

比重大，增加机身重量；

热导率低，不易散热；

二、技术工艺路线：

干压+冷等静压成型：

该工艺优于干压工艺生坯密度不均，经过冷等后，生坯密度致密化且均匀化，烧结后无气孔，但不适合生产带中框和3D大弧面的产品；

干袋式等静压成型：

该工艺较好的解决了干压密度不均、冷等3D产品不易真空包装等缺点，但效率不及干压成型，因弹性模具，装填脱模节拍相对较长。

（干袋式等静压成型）

（干袋式等静压成型烧结后制品，变形小，可控）

注射成型（CIM）：

CIM工艺可生产复杂形状，比如带中框，同时可以成型出一些微特征，预留加工余量即可，减少后续加工量；据了解该工艺并没有哪一家厂商有效解决烧制后密度低气孔大的缺陷。CIM实际上适合做结构复杂的小件产品，拿来做手机后盖，从配方（注模时流动性要好）、模具设计（快速充模、无流痕）、脱脂（开裂、变形等）都有很大挑战。

（注塑机、密炼机）

（成型素坯）

（烧成制品）

流延+温等静压成型（冷等也可行）：

流延成型膜片后，经过多张膜片叠层（采用加热平板压合），真空包装，再等静压压合成型，该工艺适合制作平板、3D弧面（橡胶+不锈钢仿形模具），只是3D弧面处压合时会有拉伸变薄，需计算好拉伸量，留好余量，该工艺不适合成型带中框的产品。

（制浆、脱泡、流延、压合设备）

（成型素坯/烧成制品）

机加工：

以CNC+抛光为主，注意点是氧化锆加工后产生应力释放，需要回火处理，不同厂家回火处理工艺还不一样，有回火到1200℃→快速冷却至1000℃（快速过1170℃相变点）→再自然冷却，有回火600℃自然冷却。

（CNC、磨床、研磨抛光设备）

（加工半成品及成品）

总结：

氧化锆陶瓷手机背板=高强度+韧性好+硬度高耐刮擦+射频穿透性好不屏蔽信号+质地温润如玉、晶亮光泽（高档大气），成为高端手机材质选择之一。