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氧化锆陶瓷烧结炉

详细信息

今天我们来说一下手机,在现今信息飞速发展,手机已经是我们生活中必不可少重要工具。

面对琳琅满目的手机发布会,消费者的审美疲劳逐渐显现,平板手机上的创意也越来越难吸引消费者的眼球。外观设计、曲屏幕设计、指纹识别、包括使用新型材料。

今天我们讨论的是智能手机上使用的陶瓷,需要指出的是手机上使用的陶瓷和我们日常生活中的陶瓷是不一样的。

普通的陶瓷本质上和玻璃其实是一样的,都是非晶体材料。如果是普通陶瓷用在手机上,除了厚重,也容易出现太脆、易碎的情况。

手机出现的陶瓷材质,比如钇稳定氧化锆,其实应该算是一种复合材料。 

陶瓷玻璃(蓝宝石玻璃)

钇稳定氧化锆材料既有金属的光泽,而且延展性好,这让材料在后期精加工时,不容易出现玻璃机身的爆裂等问题;又有玻璃的优点,剔透,硬度高,这样的话,手机在日常使用中不用过份担心划痕问题。总的来看,手机上的陶瓷材质,集合了金属和玻璃的特性,是一种更理想的高端手机选材。陶瓷在获得金属和玻璃的特性的时候,缺点也一并继承了过来。

比如,虽然延展性有进步,但实际上,由于硬度大,陶瓷也容易破碎;虽然不像金属那么夸张,陶瓷材质对信号还是有一定的屏蔽,所以这对厂家的天线设计,也提出了更高的要求。陶瓷外壳(氧化锆陶瓷面板)

和亮面金属或者亮面玻璃一样,小米手机陶瓷外壳也容易留下指纹。

氧化锆制造的手机陶瓷外壳大致工艺:氧化锆粉体加入粘结剂,注射成型,经过400℃-700℃脱脂,然后使用高温烧结成型,最后表面抛光修饰。

氧化锆烧结窑炉

下面让我重点介绍一下氧化锆陶瓷外壳重点生产工艺:

前面我们介绍过氧化锆制造手机陶瓷外壳大致工艺:氧化锆粉体加入粘结剂,注射成型,经过400℃-700℃脱脂,然后使用高温烧结成型,最后表面抛光修饰。

上图学名叫AB炉或者叫U型炉,一边脱脂一边烧结;右边的双孔窑炉是成形脱脂用,双孔结构是为了减少粘结剂里面的有机发挥物对物品的影响,左边的窑炉是高温烧结成型使用的,在这个窑炉出来以后的收缩率是非常高的。

氧化锆需要高温烧制,烧制之前和烧制之后会产生很大的缩水现象,这样生产厂家就不容易控制它的造型,而且烧制过程破损率也是非常高的,所以成品率非常低。据了解,小米 MIX 的良率只有 10%。

这么低的良率,对于要量产且大规模上市的产品来说,基本是不可想象的。所以此前,这种材料更多的是用在 Vertu 等手机的按键上。

用上陶瓷机身的小米手机 5 陶瓷版一直被产能困扰,而小米 MIX 更是直接打出了“概念手机”旗号。

而陶瓷材质想要在手机中真正普及开来,一个最大的问题,实际是成本难以降下来。

陶瓷材料要想真正普及开来,恐怕良率这个问题还得取得突破才行。

今天重点讲的是盖板,盖板就是区分指纹识别好坏的重要指标,盖板的材料有蓝宝石、陶瓷、玻璃等。

为了让指纹识别有更好的体验,市面上出现了氧化锆陶瓷和钢化玻璃两种蓝宝石盖板的代替品,钢化玻璃存在着和蓝宝石玻璃一样的缺点,那就是厚度无法进一步变轻薄,同时没有蓝宝石玻璃的硬度,容易被灰尘磨花,节点常数和抗弯曲能力同样较差,所以基本上不会被应用。而另外一种新型材料就是氧化锆陶瓷,氧化锆陶瓷的介电常数是蓝宝石的3倍,所以采用氧化锆陶瓷盖板的指纹识别模块在识别的灵敏度和成功率上更加出色;同时由于韧性是蓝宝石玻璃的3倍以上,在保证了足够的抗摔强度下,厚度可以进一步压缩;最重要的是氧化锆陶瓷的成本仅仅是蓝宝石玻璃的四分之一,可发展性更大。

  对于蓝宝石玻璃、钢化玻璃、氧化锆陶瓷、涂覆式指纹识别方案的优略点已经相当的明显,氧化锆陶瓷在让用户使用 体验更加出色的前提下,让手机整体成本更低。据透露,已经有超过20款手机采用了氧化锆陶瓷盖板的指纹识别模组,随着指纹识别市场的不断扩大,氧化锆陶瓷盖板的市场也更加广阔。在2016年,搭载指纹识别设备的市场规模将达到5亿,而2016年将会达到更多的17亿台。

性能

单位

氧化锆

蓝宝石

钢化玻璃

1

维氏硬度

HV

1150

1700

900

2

介电常数

F/m

32~35

11.5(//c),9.3(|c)

3.5~3.7

3

室温抗弯曲度

/MPa

800~1200

800

400

4

室温断裂韧性

K1c/MPa^0.5

6

2

3

5

杨氏模量

GPa

210~238

380

70

6

热膨胀系数

1E-6   /K

10.2

8.8

8~10

7

室温导热率

W/m.k

1-2

24

0.4

8

抗热震性

T/°C

250

200

80

9

密度

g/cm3

>0.6

3.97

1.2~2.0

10

熔点

°C

2680

2303

600

备注:本文仅供参考,根据客户要求设计制造,更多规格、参数以及详细技术方案可来电索取。

陶瓷基片排胶烧结组合炉.jpg

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