一、什么是陶瓷

陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機(jī)非金屬材料，其主要性能特點(diǎn)為：

力學(xué)性能：強(qiáng)度、硬度高而塑性、韌性差，表現(xiàn)為硬脆;

物理性能：熱導(dǎo)率低，表現(xiàn)為散熱差;

化學(xué)性能：耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定，表現(xiàn)為環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

金屬、陶瓷拉伸曲線對(duì)

二、什么是3D陶瓷手機(jī)后殼

所謂陶瓷手機(jī)后殼就是用陶瓷材料制作的手機(jī)后殼，而3D是相對(duì)于2D和2.5D來說的，手機(jī)后殼必定都有一定的厚度，上下表面為一個(gè)平面且彼此平行的叫做2D，上下表面為一個(gè)平面，但是平面邊緣處打磨出一個(gè)弧度，弧度從一個(gè)面過度到另一面的叫2.5D，而3D玻璃上下面不再是一個(gè)平面，通常是在邊緣處有一個(gè)大的弧度，整體呈U型。

三、手機(jī)上為什么要用3D陶瓷后殼

為什么要用陶瓷材料做手機(jī)后殼?首先是陶瓷材質(zhì)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度、硬度高表現(xiàn)為抗彎、耐刮花，而這些正是目前手機(jī)上所使用材料尤其是鋁的痛點(diǎn);其次是陶瓷材料經(jīng)過表面處理后表現(xiàn)出的獨(dú)特質(zhì)感，手感細(xì)膩、溫潤(rùn)如玉，表現(xiàn)出極高的品質(zhì)感與美感。為什么要制作成3D的形式?首先是因?yàn)?D在視覺上相對(duì)于2D、2.5D更佳的美感和豐富度;其次是配合3D屏幕，使整個(gè)機(jī)身更加協(xié)調(diào);另外，相對(duì)于方形的棱邊，圓弧狀也有更好的手握感。因此，在鋁合金2D、2.5D手機(jī)后殼大行其道進(jìn)而產(chǎn)生審美疲勞的時(shí)候，3D陶瓷手機(jī)后殼對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)師及消費(fèi)者產(chǎn)生了強(qiáng)烈的吸引力。

四、現(xiàn)在為什么還沒規(guī)模應(yīng)用

既然3D陶瓷手機(jī)后殼如此有魅力，為什么現(xiàn)在市面上還未見規(guī)模使用，就連已經(jīng)發(fā)布的小米5尊絕版也在實(shí)際中很少見到呢?這正反映出3D陶瓷手機(jī)后殼固然好，但是還存在不少問題正待解決，從個(gè)人理解來看，可以從3D陶瓷手機(jī)后殼技術(shù)本身及產(chǎn)品對(duì)技術(shù)的選擇兩個(gè)角度來分析。

1、3D陶瓷手機(jī)后殼技術(shù)本身

3D陶瓷基本加工工藝

3D陶瓷手機(jī)后殼基本上需要經(jīng)過以上6個(gè)步驟才能加工制備出來，暫且不管具體的工藝參數(shù)，單從陶瓷材質(zhì)的制備及性能特點(diǎn)上來分析：

a、原料——成型——排膠——燒結(jié)

(1)原料：陶瓷原料是在陶瓷粉料中加入熱塑性樹脂、熱固性樹脂，增塑劑和減摩劑，使陶瓷粉料成為粘性彈體，然后將加熱混煉后的料漿從噴口射入金屬模內(nèi)，冷卻固化即成。常用的熱塑性樹脂有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯，加入量為10-30%。這一技術(shù)很大程度地提高了形狀復(fù)雜產(chǎn)品成形的精度和可靠性。

模具材料一般采用高潔度、耐磨性、耐腐蝕性均優(yōu)良的合金鋼。模具設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合陶瓷高分子系統(tǒng)的流動(dòng)特性。為了減少成形體的收縮，避免模具體內(nèi)空氣卷入成形體，因此模具要考慮控制放出口。此外，模具上應(yīng)有冷卻槽，可以冷卻和加熱，依靠溫度調(diào)節(jié)器使模具溫度保持恒定，對(duì)提高成形體的精度很有效。由于原料中要大量使用有機(jī)材料，為了不使毛坯產(chǎn)生熱裂，不剩碳渣地進(jìn)行脫脂也是一個(gè)重要課題。

陶瓷是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，且一旦成為陶瓷，其性能特點(diǎn)為硬脆，要想將極為硬脆的材料再塑造成我們想要的3D手機(jī)后殼的形狀，除了采用CNC將整塊陶瓷掏成我們想要的形狀外別無它法，因此只能在原材料還是軟狀態(tài)時(shí)就成型為目標(biāo)形狀，成型后再來進(jìn)行燒結(jié)硬化，正是這種工藝特點(diǎn)，必然造成以下問題：

尺寸問題：成型時(shí)材料尚未固化，成型后再排膠、燒結(jié)，必然導(dǎo)致尺寸發(fā)生收縮變化，尺寸精度無法有效控制，無法滿足產(chǎn)品要求，即便能滿足要求，良率也會(huì)因此而降低;

氣泡問題：排膠過程實(shí)質(zhì)是陶瓷原材料中各種有機(jī)物的揮發(fā)，必然導(dǎo)致氣泡的存在。

b、加工——表處

崩裂問題：陶瓷材料為硬脆的材料，而不論加工還是表處中的打磨拋光，實(shí)質(zhì)都是對(duì)局部位置材料的去除，除去加工刀具及研磨材料極易損耗外，硬脆的陶瓷結(jié)構(gòu)在加工過程中也容易出現(xiàn)崩裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致良率低、成本高;

表面質(zhì)量問題：由于陶瓷燒結(jié)過程產(chǎn)生了氣泡，在后續(xù)的加工及研磨工序中氣泡有可能暴露出來，作為一級(jí)面的手機(jī)后殼是不允許這些氣泡暴露的，結(jié)果就是表處良率低下;

2、產(chǎn)品對(duì)技術(shù)的選擇

除了技術(shù)本身不存在問題外，產(chǎn)品在進(jìn)行技術(shù)選擇時(shí)非常關(guān)注以下的問題：

(2)注射成型

陶瓷的注塑成形原理和塑料的注塑成形基本相同。只是塑料內(nèi)混合大量的陶瓷粉末。為了改進(jìn)注塑成形條件，必須選擇與使用原料匹配的有機(jī)材料，并要選定添加量。為了獲得致密又均勻的注塑成形體，陶瓷粉末的濃度要高些。但過高將使成形性能變差。為改進(jìn)混煉坯料的流動(dòng)性，應(yīng)降低分散劑高分子系的粘度。作為前處理很重要的是提高陶瓷粉末的分散性，為了提高高分子的流動(dòng)性，需添加適當(dāng)?shù)脑鏊軇┖蜐?rùn)滑劑。陶瓷原料的粒度一般為1μm，加入粘結(jié)劑(或稱為添加劑)，經(jīng)充分混合、攪拌。 在攪拌過程中，陶瓷粉末被粘結(jié)劑潤(rùn)濕和包復(fù)，全部成為均勻的復(fù)合物才可進(jìn)行注射成形。且需要冷卻、干燥、粉碎后，才獲得適合注射成形機(jī)漏斗進(jìn)料的顆粒。

模具材料一般采用高潔度、耐磨性、耐腐蝕性均優(yōu)良的合金鋼。模具設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合陶瓷高分子系統(tǒng)的流動(dòng)特性。為了減少成形體的收縮，避免模具體內(nèi)空氣卷入成形體，因此模具要考慮控制放出口。此外，模具上應(yīng)有冷卻槽，可以冷卻和加熱，依靠溫度調(diào)節(jié)器使模具溫度保持恒定，對(duì)提高成形體的精度很有效。由于原料中要大量使用有機(jī)材料，為了不使毛坯產(chǎn)生熱裂，不剩碳渣地進(jìn)行脫脂也是一個(gè)重要課題。

(3)脫脂

本工序主要去除產(chǎn)品中混合的黏結(jié)劑.主要分三個(gè)階段，1，室溫到200℃的低溫段，主要是相對(duì)分子質(zhì)量較小的組分，石蠟，硬脂酸的熔化分解;2，200-400度的中溫段，主要是相對(duì)分子質(zhì)量較大的聚丙烯的氧化分解脫除;3，400-600度的高溫段，為少量殘留黏結(jié)劑的完全脫除.脫脂階段基本不會(huì)對(duì)產(chǎn)品尺寸產(chǎn)生變化.

(4)燒結(jié)

由于陶瓷粉末中混合是黏結(jié)劑，故產(chǎn)品在燒結(jié)后的尺寸會(huì)收縮，收縮率約為20%，具體依產(chǎn)品而視.燒結(jié)過程也易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響產(chǎn)品性能.

陶瓷是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，且一旦成為陶瓷，其性能特點(diǎn)為硬脆，要想將極為硬脆的材料再塑造成我們想要的3D手機(jī)后殼的形狀，除了采用CNC將整塊陶瓷掏成我們想要的形狀外別無它法，因此只能在原材料還是軟狀態(tài)時(shí)就成型為目標(biāo)形狀，成型后再來進(jìn)行燒結(jié)硬化，正是這種工藝特點(diǎn)，必然造成以下問題：

尺寸問題：成型時(shí)材料尚未固化，成型后再排膠、燒結(jié)，必然導(dǎo)致尺寸發(fā)生收縮變化，尺寸精度無法有效控制，無法滿足產(chǎn)品要求，即便能滿足要求，良率也會(huì)因此而降低;

氣泡問題：排膠過程實(shí)質(zhì)是陶瓷原材料中各種有機(jī)物的揮發(fā)，必然導(dǎo)致氣泡的存在。

b、加工——表處

崩裂問題：陶瓷材料為硬脆的材料，而不論加工還是表處中的打磨拋光，實(shí)質(zhì)都是對(duì)局部位置材料的去除，除去加工刀具及研磨材料極易損耗外，硬脆的陶瓷結(jié)構(gòu)在加工過程中也容易出現(xiàn)崩裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致良率低、成本高;

表面質(zhì)量問題：由于陶瓷燒結(jié)過程產(chǎn)生了氣泡，在后續(xù)的加工及研磨工序中氣泡有可能暴露出來，作為一級(jí)面的手機(jī)后殼是不允許這些氣泡暴露的，結(jié)果就是表處良率低下;

2、產(chǎn)品對(duì)技術(shù)的選擇

除了技術(shù)本身不存在問題外，產(chǎn)品在進(jìn)行技術(shù)選擇時(shí)非常關(guān)注以下的問題：

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a、可靠性

陶瓷材料在制備成滿足手機(jī)后殼的規(guī)格結(jié)構(gòu)后，需要進(jìn)行產(chǎn)品可靠性的測(cè)試，對(duì)于陶瓷材料來說，最嚴(yán)酷的測(cè)試莫過于機(jī)械可靠性測(cè)試中的滾筒跌落及定向跌落，目前一般要求組裝成整機(jī)后，手機(jī)各結(jié)構(gòu)件在經(jīng)歷滾筒1m*100次及1m*12次(6個(gè)面各兩輪)這兩項(xiàng)跌落測(cè)試中不發(fā)生斷裂，而這兩項(xiàng)測(cè)試正好戳中陶瓷材料脆的軟肋，3D陶瓷手機(jī)后殼的機(jī)械可靠性堪憂;

b、良率及成本

無論是燒結(jié)工序的尺寸變形還是加工表處工序中的崩裂及氣泡暴露，都嚴(yán)重影響產(chǎn)品的良率，良率低下直接后果就是成本急劇上升，外加加工及表處中耗材貴且消耗快，導(dǎo)致產(chǎn)品成本不堪重負(fù);

C、技術(shù)成熟度

一個(gè)沒有經(jīng)過產(chǎn)品批量化生產(chǎn)驗(yàn)證的技術(shù)，到底還有多少問題目前雖然沒有碰到、但是會(huì)不會(huì)在量產(chǎn)中暴露出來，如果冒險(xiǎn)使用會(huì)不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品無法及時(shí)交貨?如果在這個(gè)點(diǎn)上產(chǎn)品覺得風(fēng)險(xiǎn)太大，必然不敢貿(mào)然使用，目前3D陶瓷手機(jī)后殼正面臨這種情況;

d、可供應(yīng)性

手機(jī)一般來說都是大規(guī)模發(fā)貨的產(chǎn)品，如果產(chǎn)品良率太低或者產(chǎn)業(yè)供應(yīng)能力跟不上，必然導(dǎo)致產(chǎn)品無法及時(shí)發(fā)貨，即便產(chǎn)能足夠，在目前良率不高的情況下，各手機(jī)廠商必然會(huì)對(duì)3D陶瓷手機(jī)后殼大規(guī)模使用保持謹(jǐn)慎態(tài)度。

五、未來會(huì)不會(huì)規(guī)模應(yīng)用

任何東西都存在優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如果優(yōu)點(diǎn)具有足夠的吸引力，必然會(huì)吸引大量持續(xù)的精力投入去克服其缺點(diǎn)，一旦技術(shù)進(jìn)步，缺點(diǎn)得以克服，大規(guī)模使用自然水到渠成，期待3D陶瓷手機(jī)后殼這一天盡快到來。