近日，记者走进内蒙古晶陶锆业有限公司，6条彩色粉体生产线正在运行，“彩色稀土氧化锆粉体生产能力可达200吨/年，生产的产品已正式走向市场，红色、绿色、蓝色、黑色等彩色粉体在陶瓷手表、智能穿戴设备陶瓷件上得以应用。”晶陶锆业总经理王思凯说。

据介绍，目前该公司的“彩色稀土氧化锆纳米粉体”已经被内蒙古自治区认定为“自治区新材料首批次产品”。

5G时代 手机背板亟需升级

众所周知，5G时代的显著特点是信号传输速度更快。“手机背壳采用金属材料，干扰会非常厉害，陶瓷和玻璃具有先天优势。”内蒙古科技大学教授包金小说，随着陶瓷在指纹识别、无线充电等手机功能领域的普及，陶瓷材料受到热捧。

突破瓶颈 材料生产打破垄断

国际市场纳米氧化锆粉体材料已经进入工业化阶段。美国、西欧和日本等发达国家和地区生产规模大，产品规格品种较为齐全。“尤其是美国和日本的跨国公司在氧化锆陶瓷的专利上具有明显竞争优势。”王思凯坦言。

据王思凯介绍，目前我国的新型陶瓷制造业处于快速发展阶段，陶瓷粉体的需求量正在逐年增长。随着我国纳米氧化锆粉体材料需求量增大，开发新型纳米级氧化锆的生产工艺显得越来越迫切。近两年，国内也出现一些自主研发、生产的科研院所和企业，但大部分尚处于实验室小量试产阶段，产量小，品种单一。因此，开发纳米氧化锆粉体制备工艺并形成工业化生产，意义重大。

晶陶锆业实施的“彩色稀土氧化锆纳米粉体”项目分为纳米陶瓷粉体的制备工艺和陶瓷的制备工艺两部分，采用高能球磨固相反应法制备纳米陶瓷粉体。

“采用高能球磨固相反应法，以水作研磨介质把颗粒粉碎细化，得到无团聚晶粒尺寸达到100nm以下的粉体,该方法无污染，成本低，产品批次稳定性好。”包金小说。

高能球磨固相反应氧化锆复合陶瓷粉体制备技术，不仅可以解决5G手机陶瓷背板、航空涡轮发动机热障涂层材料、陶瓷球、陶瓷刀等产品所需粉体的需求，还可以在氧化铈复合粉体制备等更多的陶瓷粉体制备技术行业中得以推广应用。该制备技术具有广泛应用领域和产业化前景，如信息、生物、新材料等陶瓷领域的基础研究及应用研究。此外，喷雾干燥和静电辅助微喷微球制备是造球的共性技术，可生产各种球形颗粒。

“我们开展高能球磨技术制备粉体研究，过程简单方便、周期短、重复性好、无污染、成本低并且制备的粉体粒度均匀，为纳米级，适合批量生产，可实现陶瓷超细粉体制备行业技术进步和升级转型。”王思凯说。

此外，随着社会的发展和消费群体对氧化锆陶瓷的使用需求，白色氧化锆难以满足现状，因此研发丰富多彩的彩色氧化锆对于市场推广意义重大。

包金小团队根据自主探讨的着色机理为引导，采用固相合成及复合法进行着色。在不引入多余的金属离子的前提下，通过工艺上的优化进行着色，此方法制备的氧化锆陶瓷不仅颜色饱和度高、润度好，而且不影响氧化锆陶瓷的原有的机械性能，尤其是红色陶瓷领域开创了国内先河。

“我们生产的彩色稀土氧化锆粉体原始粒径为纳米级，具有粒径均匀、烧结活性高、烧结温度低等特点，较传统生产工艺综合能耗显著降低，生产效率和陶瓷加工良品率大幅提高。以其制备的先进陶瓷器件具有高强度、高韧性及高硬度等卓越性能。”王思凯说，采用稀土及其他稀有过渡元素着色的氧化锆陶瓷颜色丰富多彩、连续可调、永不褪色，能够满足客户对色彩的需求，适用于制造5G手机、3C产品、智能穿戴设备、电子烟等高端消费品精细陶瓷部件。

（包头日报社全媒体记者：张海芳，通讯员：李宝乐）