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我國先進陶瓷產業的10個難題
2024-10-28 11:27:42

近年來,我國先進陶瓷產業規模逐年擴大,已形成一定的產業體系,具有廣闊的市場發展潛力和產業發展前景。與此同時,我國先進陶瓷企業通過技術創新、人才培養等手段,競爭力不斷提升,已涌現出一批具有國際競爭力的企業。

但不可忽視的是,我國先進陶瓷產業仍有許多不足之處,包括:

1、優質原料生產企業不足:我國先進陶瓷粉末原料生產企業較多,但性能分散性和不穩定性問題較為突出,影響產品性能和可靠性。

2、產品結構不合理:我國先進陶瓷產品以中低端為主,高端產品占比不高,與發達國家相比存在明顯差距。

3、技術創新能力不足:在部分關鍵領域,我國先進陶瓷產業技術創新能力不足,依賴進口高端原料和設備,制約了產業發展。

4、產業鏈配套不完善:我國先進陶瓷產業鏈配套不完善,上下游企業協同創新能力不足,影響了產業整體競爭力。

在市場中,便產生了以下10個問題:

1、MLCC高端元器件還被國外壟斷

多層陶瓷電容器(MLCC)的國際需求不斷攀升,主要得益于消費型電子、通訊、網絡、汽車、工業及國防等領域的需求激增,年增長率達10-15%。盡管全球市場已超過數十億美元規模,但日本、韓國和中國臺灣地區的企業,如村田、京瓷、太陽誘電、TDK-EPC、三星電機、華新科技及國巨等公司,在MLCC市場上仍保持較為明顯的主導地位。當前MLCC 的主流發展趨勢是小型化、容量增大、陶瓷薄層、堿金屬化和可靠性提高,單層陶瓷膜已達到 0.5μm。

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2、高性能微波介質陶瓷及元器件的性能差距

微波介質陶瓷在通信技術中占有重要地位,比如在5G網絡技術中的應用。高品質的微波介質陶瓷及濾波器、諧振器和振蕩器對最終設備的性能和成本有極大影響。目前,低損耗、高穩定性和可調制的微波電磁介質材料是國際上的核心技術。國際上如日本村田、京瓷、TDK-EPC和美國Trans-Tech等公司在這方面技術先進。而國內如武漢凡谷、大富科技、深圳順絡和江蘇燦勤等企業雖然正在發展,但與國際水平相比在技術能力、產品種類和制造規模上仍有差距。

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圖片來源:燦勤科技

3、高端Al2O3制品依賴國外進口

目前,國市場對高端氧化鋁(Al2O3)陶瓷產品的需求依賴于進口,特別是對于含量在99.5%、99.7%、99.8%、99.9%的晶粒細小、結構均勻且具有優異機械性能和耐磨性的Al2O3陶瓷零部件。雖然國內企業正努力在氧化鋁粉末的雜質控制和燒結活性等方面取得進展,但Al2O3 粉末的雜質含量控制、燒結活性,特別是燒結成瓷后的顯微結構均勻性和材料性能方面,與國外供應商相比仍有差距。

4、高性能陶瓷粉料供應難題

對于高性能的非氧化物陶瓷粉末如氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)等,國內尚缺乏頂尖的生產商。目前,這些材料多半需要從日本和歐洲等地區進口,例如用于制備高強度陶瓷軸承的Si3N4粉末主要依賴從日本宇部興產株式會社進口、半 導體芯片封裝用的高導熱基板用 AlN 陶瓷粉主要從日本德山 曹達等公司進口,而高性能的 SiC 陶瓷粉末還需從法國圣戈 班公司進口,高品質的超高溫陶瓷用 ZrB2等粉末需從德國 H.C.Starck 等公司進口……而本土生產商在提供全球競爭力產品方面尚有不足。

5、高導熱AlN和Si3N4陶瓷基板需求得不到滿足

伴隨著新能源車、高速鐵路、風力發電和5G基站的發展,對高導熱性AlN和Si3N4陶瓷基板的需求迫切。盡管部分中國企業已開始研發,并取得部分進展,但生產工藝和質量方面與日本、美國等國家的企業相比還有差距,尤其在覆銅技術上與國際標準尚有一定距離。特別是國內的陶瓷基板覆銅技術尚不能完全達到對覆銅板的嚴格考核,產品以進口為主。

6、生物陶瓷髖關節依賴進口

全球生物陶瓷髖關節的市場廣闊,每兩分鐘就有一個置換手術,對材料性能和可靠性要求極高。當前中國市場上的生物陶瓷髖關節主要依賴德國和日本的技術和產品,中國每年需要進口大量這類產品。

7、長壽命高耐磨陶瓷軸承球性能不足

用于航天發動機、風力發電和數控機床等高端設備的陶瓷軸承需求高耐磨性和長壽命。國內的一些產品如Si3N4陶瓷軸承球,在性能上與日本及其他國家的產品比仍有所不足,高端產品還需要減少對進口的依賴。

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8、切削金屬用陶瓷或金屬陶瓷刀頭

在汽車、冶金和航天領域廣泛使用的陶瓷刀具需求巨大,據統計市場需求達數十億元,目前大量進口。盡管國內可以生產一些非氧化物刀具,但氧化物陶瓷刀具還需要從瑞典Sandvik、日本京瓷和NTK、德國CeramTec等公司進口。

9、大尺寸透明透波陶瓷

軍工國防應用中的大尺寸透明透波陶瓷,如Y2O3、MgO、AlON等材料,國內的制備技術和裝備仍然跟不上國際先進水平,與美國等國家相比有顯著差距。

10、半導體晶圓產線上陶瓷治具依賴進口

半導體晶圓生產線上需要使用到Al2O3、AlN和SiC等多種陶瓷材料,要求材料純度高、致密均勻、產品加工精度和光潔度極高。國內只有少數幾家企業提供部分這類產品,高端的AlN和SiC陶瓷備件,特別是半導體 CVD設備中所需AlN和SiC陶瓷加熱盤與卡盤仍依賴進口。雖然我國先進陶瓷產業在面臨問題、機遇和挑戰的同時,也擁有巨大的發展潛力。通過加大政策支持、提升產業鏈配套水平、強化技術創新和人才培養,我國先進陶瓷產業有望實現高質量發展,為我國經濟社會發展作出更大貢獻。


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