轰鸣的小跑SVM 26-01-02 08:00
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#技术巡猎# #比亚迪# 陶瓷釉料及其制备方法和应用---这个专利的目的,是让氧化锆陶瓷的图案层,可以死死贴住基材,然后耐磨、耐腐蚀。但……比亚迪搞什么陶瓷呢?这类陶瓷材料到底可以干嘛?可以做手机、平板、笔记本、可穿戴设备、数码相机等外壳。

氧化锆陶瓷是个很特别的材料,足够硬、强度足够高、也耐腐蚀,用来做手机背板、手表壳体,是很合适的,摸上去那种“冷、密、硬”的高级感,确实是玻璃和塑料给不了的。但一旦你想在它表面做颜色和图案,就有很多麻烦:雕刻的速度特别慢,彩色陶瓷要整块烧色,选择也很少;油墨印刷好看是好看,可它天生就是一层“贴上去的皮”,仅此而已。

行业里更硬核的路线,其实是激光熔覆,把釉料熔掉以后,再凝固成涂层,理论上无毒、力学性能也更稳定。问题也恰恰出在“熔覆”这两个字上。传统釉料多是含硅玻璃体系,和氧化锆基材脾气相差太远:润湿性不好、熔点差异很大,激光打完以后,熔池里容易起泡、起坑、或者出现边缘翘起的情况,严重时基材会因为变形而破碎,规模化非常困难。

比亚迪的思路是这么做的。
不再用“硅基釉料”去贴锆陶瓷了,釉料的骨架换成了含锆体系,两边先对齐。
然后给出的配方框架是这样的:含锆材料35%---55%,着色剂35%---55%,助熔剂2%---20%,含锆与着色剂的质量比落在1:(0.63---1.57)。含锆材料里可以是氧化锆、碳化锆、氮化锆,也可以是氧化锆-氧化钇复合材料(氧化钇3%---8%),用来提升润湿性和界面结合。着色剂走无机颜料路线,钴蓝、钴钛绿、钛铬黄这些都在清单里。助熔剂也很“工艺向”,白云石粉、NaCl、碳酸锶、CaO、NaF、MgO,核心就是把熔融窗口拉到更适合激光熔覆的区间。

粒度也做了明确。固体颗粒D90要≤15μm,甚至可以做到≤5μm。
激光熔覆的熔池小、时间短,粉粒太粗就会出现局部熔不透、孔洞多、表面粗糙,颜色也很容易花掉。所以实施例里专门做了D90>15μm、以及D90<5μm(D50≤1μm)的粒度对照。

制备流程并不复杂。
含锆材料+着色剂+助熔剂加溶剂混匀球磨(2---12h),烘干得到粉体釉料;需要涂覆性的话,再加可固化树脂、固化剂、稀释剂把它调成能刷/能涂的状态。实施例里用无水乙醇做溶剂,球磨6小时,粉体D90大概10μm;之后取混合固体颗粒20g配树脂15g,涂在50mm×50mm精抛白色氧化锆基材上,再用激光熔覆做出10mm×10mm的釉料图案,清洗后得到样件。基材厚度给到1.8---3mm,也符合常见外观件的尺寸段。

他们做了耐腐蚀、耐磨损、附着力三套测试,条件算是“比较极限了”:耐腐蚀把样件分别泡在5%盐酸、98%浓硫酸、分析纯乙酸乙酯、以及85℃的5%氢氧化钠溶液里4小时;耐磨是500g载荷、1英寸行程、牛仔布内侧当摩擦介质、60往复/分钟,分别磨500次和3000次;附着力按ASTM D3359-17做百格(1mm间距100格),3M600胶带拉,还加了80℃水煮40分钟再测一次。

结果啥样呢?
实施例1---11在这些腐蚀介质里基本都是“无反应”;耐磨500次、3000次都“无可见划痕”;百格和水煮百格都是5B。对比样件里,油墨印刷那组就很惨:盐酸里涂层变粗糙有腐蚀,浓硫酸里碳化,乙酸乙酯和热碱液里出现融化并脱落;耐磨到3000次出现“划痕多、掉色严重”,水煮百格也掉到4B。传统含硅釉料那组耐腐蚀能打平,但耐磨会出现“细微可见划痕”。显微镜观察也给了一个方向:含锆釉料的涂层空泡更少、颜色更均匀。

当然,激光熔覆的意义也不只“图案更好看”而已,更关键的是能耗和良率---熔点差异被拉近后,激光能量不需要那么暴力,基材变形/破碎的概率会大幅度下降,这种隐形成本才是量产最疼的地方。

“锆陶瓷可量产装饰化”的门槛击穿以后,你猜,我们的3C数码,会有什么变化?

发布于 广东