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你不知道的氧化锆陶瓷性能和成本优势 三大方向进入消费电子

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发表时间:2018-04-28 08:56

 氧化锆陶瓷具有性能和成本的综合优势


  氧化锆陶瓷是一种新型高技术陶瓷,它除了具有精密陶瓷应有高强度、硬度、耐高温、耐酸碱腐蚀及高化学稳定性等条件,还具备较一般陶瓷高的坚韧性,使得氧化锆也运用在各个工业,像是轴封轴承、切削组件、模具、汽车零件等,甚至可用于人体,像是人工关节当中。

  消费电子领域,氧化锆陶瓷因其硬度接近蓝宝石,但总成本不到蓝宝石的1/4,其抗折率高于玻璃和蓝宝石,介电常数在30-46之间,非导电,不会屏蔽信号,因此受到指纹识别模组贴片及手机背板的青睐。

  从物理属性来看,陶瓷作为消费电子的结构件具有强大的生命力。特别是对于氧化锆陶瓷,其在光通信、工业、医疗等多个领域已经被证明是极其优秀的结构件材料,进入消费电子领域,不过是其成本下降、脆性改善后水到渠成的结果。从硬度来看,氧化锆陶瓷莫氏硬度在8.5左右,非常接近蓝宝石9的莫氏硬度,而聚碳酸酯的莫氏硬度只有3.0,钢化玻璃的莫氏硬度5.5,铝镁合金的莫氏硬度6.0,康宁玻璃的莫氏硬度为7。

  从化学性能来看,氧化锆陶瓷呈现出绝对的惰性,耐酸碱、不老化,远超塑料和金属。

  从通信性能来看,氧化锆的介电常数是蓝宝石的3 倍,信号更灵敏,更适合指纹识别贴片等。从屏蔽效能来看,氧化锆陶瓷作为非金属材料对电磁信号没有屏蔽作用,完全不会影响内部的天线布局,可以方便的一体成型。

  表1:陶瓷材料在硬度、绝缘性、屏蔽性能等多方面具有比较优势

氧化锆已成手机差异化竞争利器

  氧化锆陶瓷进入手机为代表的消费电子,一共有三个细分方向。最主要的应用领域是后盖,这里主要是对塑料、玻璃、金属材料的升级和补充。其次是用于指纹识别的贴片或可穿戴设备的外壳,主要受益于指纹识别器装机率的提升和对蓝宝石的替代。最后是用于锁屏和音量键等小型结构件,这是对功能机时代就有的陶瓷按键业务的延续。

  相对不足的是,氧化锆陶瓷的密度达到6克/立方里面,是所有材料里面最重的,好在氧化锆陶瓷可以通过厚度控制,把总重量控制在比玻璃更轻的程度;此外,由于陶瓷的耐磨性能优越,因此后套精细化CNC加工所需要的工时长、成本高。因此,在氧化锆性价比优势明显的指纹识别、可穿戴设备后盖等领域爆发更快;而手机后盖市场代入仍需时间,但国产安卓手机差异化竞争使得氧化锆陶瓷外观件成为重要的竞争工具,陶瓷外壳的华为P系列限量版、小米5尊享版成为引爆市场的关键催化剂。

  1氧化锆陶瓷天然适合作为可穿戴设备外观件

  2015年4月份,AppleWatch上市,首次使用氧化锆陶瓷材料作为后盖外观件。虽然此前金立天鉴W808、酷派ivvi S6、华为P7 典藏版均采用了氧化锆陶瓷外观件,但是Apple Watch的应用将陶瓷外观件推向了一个高潮。与金属及塑料相比,氧化锆陶瓷具备耐磨、亲肤等特点,从而更适合用在可穿戴设备之上。再加上可穿戴设备的气密性和防水性决定它们大都采用无线充电方式,用陶瓷材料做后盖,信号屏蔽小,显然优于金属材质。

  由于美观度及防水性考虑,可穿戴设备大部分都具备无线充电功能,非金属材质后壳的无线充电方案更容易设计,从屏蔽效能来看,氧化锆陶瓷作为非金属材料对电磁信号没有屏蔽作用,完全不会影响内部的天线布局,可以方便的一体成型,不必像铝镁合金一样做成难看的分段式结构。可以说,苹果的AppleWatch引领了氧化锆陶瓷作为可穿戴设备后盖的大潮。

  此外,氧化锆陶瓷作为可穿戴设备外观件,还具有如下优势,如前面所说,氧化锆陶瓷具备更高的介电常数,可以让指纹识别器的工作更灵敏,而且成本显著低于蓝宝石;耐酸碱、不老化;氧化锆陶瓷莫氏硬度在8.5左右,非常接近蓝宝石9的莫氏硬度。

  鉴于氧化锆陶瓷的种种优势,预计未来在可穿戴设备领域,它将成为首选后盖材质。

  2氧化锆陶瓷后盖成为手机差异化竞争的重要工具

  智能手机进入增长后段,竞争同质化的安卓手机占比越来越多,国产手机成为出货主力,产品差异化的重要性进一步提升。

  手机厂商竞争白热化,氧化锆后盖成为差异化竞争的工具

  手机差异化竞争,能够给用户最直观感受的就是外观设计,尤其是外壳材质、颜色等成为竞争和目标用户定位的工具。外壳材质上,手机等消费电子外观件主流可选方案有金属、塑料和脆性材料(玻璃、陶瓷等),此前手机使用较多的材料是塑料和铝镁合金,为了手机的美观性考虑,中高端机型多采用铝镁合金。但随着华为、小米等厂商推出的氧化锆陶瓷限量版机型热销,氧化锆陶瓷外观件市场开启。

  无论苹果,还是华为,都在手机外壳材质上不断调整和重新设计。华为在2013 年上市的P6 中就引入了前面板蓝宝石,后面板陶瓷的典藏版机型,率先开启手机后盖陶瓷化的序幕。进入2014 年,金立、华为、酷派又相继发布陶瓷后盖的手机机型,特别是酷派S6 和华为P7 陶瓷纪念版开始的到市场追捧。



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