【原创】全球先进陶瓷产业谁最强?欧盟第3,美国第2,第1是?


来源:中国粉体网   山川

[导读]  谁才是全球先进陶瓷产业的最强霸主呢?

中国粉体网讯  先进陶瓷材料,具有金属和高分子材料所不具备的高模量、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗侵蚀、生物相容性以及优异的电绝缘和透光透波等特性,从而在航天航空、国防军工、机械化工、生物医疗、信息电子、核电与新能源等领域得到越来越多的应用,近年来基本上保持7-10%的年增长率。




近二十年来,国际上尤为重视先进陶瓷材料的研发与产业化,很多国家制定了一系列先进陶瓷材料的研发计划,通过产学研结合和市场牵引的双轮驱动,在纳米陶瓷,透波陶瓷,激光陶瓷,超高温陶瓷,陶瓷基复合材料,生物陶瓷,环保陶瓷,电子和光通讯陶瓷,半导体芯片封装陶瓷等方面都取得巨大进步,并且获得了成功的应用。



在这个千亿级市场中,成熟的生产工艺和先进的生产设备均掌握在为数不多的几个国家或地区手中。虽然我国在先进陶瓷领域发展迅速,但在陶瓷的研发及产业化尤其是高端粉体及先进生产设备方面,与国外仍有不小的差距。


那么,谁才是全球先进陶瓷产业的最强霸主呢?


第3名,欧盟


欧盟在功能陶瓷领域优势明显。其主要研究的是发电设备领域的新材料技术,如排气管内衬、涡轮增压器转子结构、陶瓷活塞、燃气轮机转子等。例如德国发明了一种陶瓷电容器,用于无安全措施的应用。在这些应用中,电容器通常与正极永久连接,电容器的串联可以减少开关的风险,而无需采取进一步的安全措施,因此适合于现有用户产品的设计。


欧洲生产先进陶瓷的大型公司有法国圣戈班(Saint-Gobain)公司、德国赛琅泰克公司(CeramTec)、英国摩根公司(Morgan),此外德国还有一批专业的中小型陶瓷原料公司如Starck公司、烧结设备公司如FCT公司。



圣戈班公司是世界百强企业之一,是世界工业工程材料的先驱者,年销售收入超过300亿美元,其中高性能陶瓷材料占15%以上。目前圣戈班已经收购了美国著名的Carborundum和Norton陶瓷公司。


赛琅泰克公司(CaramTec)是德国最大的技术陶瓷公司,它生产各类先进陶瓷材料,应用于现代工业和生物医疗各个领域。


Morgan公司是英国一家中型企业,以碳材料和结构陶瓷为主要产品,在60多个国家设立了160多家生产厂。


欧盟第六次框架计划支持广泛的多领域课题研究,其中一些专门针对高性能陶瓷及其复合材料的先进制备技术,特别是法国、英国、德国以航空航天应用背景加强陶瓷基复合材料和超高温陶瓷材料的制备技术研究,例如德国已开发出可以连续烧结大型致密高温陶瓷部件的脉冲电流烧结装备。


第2名,美国


美国在结构陶瓷领域处于领先地位。在美国,结构陶瓷产量增长速度最快,每年增长约15%。其中,医疗设备、汽车、飞机、核工程、航天技术、医疗设备、机械动力等领域是目前美国结构陶瓷广泛分布领域。Si3N4、SiC和ZrO2是目前主要的结构陶瓷精密材料。其中,结构陶瓷产品的生产占世界总产量份额的绝大多数。而且,美国制造的耐高温陶瓷,其工作温度高达1300℃,其工作强度达到普通高温金属的6倍以上。



从2000年开始,美国国家能源部与美国陶瓷协会联合资助并实施了为期20年的美国先进陶瓷发展计划,这个计划将基础研究、技术开发和产品应用几个环节有机地结合起来,共同推进先进陶瓷材料的制备技术发展,包括用于国防方面的激光透明陶瓷材料和导弹引导用透波陶瓷材料的制备技术。


此外,基于宇航技术发展的需要,美国国家航空和宇航局(NASA)在高温结构陶瓷的开发和制备技术方面正在实施大规模的研究与发展计划,将高温陶瓷基复合材料制备技术作为研究重点,其目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650℃或者更高。目前,美国已将新型陶瓷材料如纳米陶瓷技术、陶瓷装甲、环保陶瓷、核电用陶瓷、透光透波陶瓷等制备技术作为优先发展方向,且已取得重大进展。




另一方面,虽然美国是生产结构陶瓷的产量大国,但其同时相对应也是结构陶瓷最大的消费市场。因此,许多陶瓷产品不得不从欧洲和日本进口。在美国,结构陶瓷制造商包括库斯泰克和康宁。作为美国市场高技术陶瓷的领先供应商,库斯泰克主要业务为生产各类半导体工业用陶瓷基板、电真空陶瓷、精密陶瓷零件、半导体设备用陶瓷零件。康宁公司创立于1851年,是晶圆陶瓷、光电材料、高性能特种玻璃、玻璃纤维、光缆、汽车尾气过滤器的主要供应商,其蜂窝陶瓷技术和生产处于世界领先地位。


第1名,日本


日本在高韧性陶瓷领域和电子陶瓷位于领先地位。目前,全球先进陶瓷元件市场主要由日本制造商占据。各类先进陶瓷产品,包括热传感器、压力传感器、磁传感器、气体传感器、光传感器等,日本占据了大部分市场。在新型超塑陶瓷、塑料陶瓷、陶瓷发动机等研发领域,日本处于领先地位。



日本在发展高技术陶瓷和精密陶瓷元素的基础上,通过研发制造陶瓷剪刀、陶瓷手术刀、陶瓷秤、陶瓷加热器、人造陶瓷粘结剂、陶瓷圆珠笔等发热元件以及日常产品,积累了一些特殊陶瓷生产方法。


例如,京瓷在全球的事业涉及原料、零件、设备、机器,以及服务、网络等各个领域。京瓷最初为一家技术陶瓷生产厂商。如今,京瓷公司的大多数产品与电信有关,生产制造与高性能陶瓷材料相关的下游产品,包括无线手机和网络设备、半导体元件、射频和微波产品套装、无源电子元件、水晶振荡器和连接器、使用在光电通讯网络中的光电产品。



NGK主要生产汽车发动机电机陶瓷火花塞、高品质陶瓷,包括耐磨部件、超声换能器和传感器、半导体制造设备产品、电气设备产品以及其他陶瓷产品等,一直致力于开发拥有优秀环境效率的产品,为世界追求的新汽车社会做出贡献。


从结构陶瓷产品的开发和生产方面来看,东芝公司处于领先地位,其半导体生产中的敏感元件主要采用氧化铝、氮化硅、氧化锆、碳化硅等材料。


此外,日本在陶瓷粉末(如 ZrO2 、Si3N4 、AlON、Nd:YAG、BaTiO3 )合成方面具有很强的话语权,这也是他们先进陶瓷产业傲视全球的底气所在。


参考来源:

[1]郑四华,孙思达.高技术陶瓷产业发展评价及战略研究

[2]谢志鹏等.国际先进结构陶瓷研发及产业化应用发展状况


(中国粉体网编辑整理/山川)

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