【編者按】粉體材料工業(yè)屬于支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)和贏得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵領(lǐng)域，近些年，國(guó)內(nèi)粉體材料工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)成效顯著，綜合實(shí)力穩(wěn)步增長(zhǎng)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)增強(qiáng)，一些企業(yè)長(zhǎng)期專注于粉體材料領(lǐng)域、生產(chǎn)技術(shù)工藝國(guó)際領(lǐng)先、從而成為全球細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的典范，有效改善了國(guó)內(nèi)高端粉材的緊缺局面，提升了核心工藝技術(shù)與裝備的自主可控水平以及關(guān)鍵戰(zhàn)略資源的保障能力。中國(guó)粉體網(wǎng)通過(guò)尋找“國(guó)產(chǎn)好粉材”這一活動(dòng)，以期促進(jìn)相關(guān)企業(yè)更好發(fā)揮示范作用，引領(lǐng)中國(guó)粉體工業(yè)的發(fā)展，并讓“好粉材”發(fā)出它們更大的光彩。

鈦酸鋇：“電子陶瓷工業(yè)的支柱”

MLCC（片式多層陶瓷電容器）是世界上用量最大、發(fā)展最快的片式元件之一，在陶瓷電容器中產(chǎn)值占比超過(guò)90%。其具有容量范圍寬、頻率特性好、工作電壓和工作溫度范圍寬、超小體積、無(wú)極性等優(yōu)良特性，應(yīng)用領(lǐng)域極其寬泛。

片式多層陶瓷電容器（MLCC）的結(jié)構(gòu)示意圖

其中，鈦酸鋇是構(gòu)成MLCC陶瓷粉體的核心材料。

鈦酸鋇（BaTiO3）是一種ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，自從20世紀(jì)上半葉，鈦酸鋇陶瓷的優(yōu)異介電性能被發(fā)現(xiàn)，便被用來(lái)做電容器的介質(zhì)材料，是目前使用最普遍的電子陶瓷粉體之一，還是制造電子元件的母體材料，因此被人們稱作“電子陶瓷工業(yè)的支柱”。隨著電子元件微型化對(duì)MLCC的要求不斷提高，MLCC的尺寸也發(fā)展到了01005和008004，對(duì)應(yīng)的靜電容量也增大了百倍，同時(shí)也使得其擊穿電壓較低且分散，而鈦酸鋇納米粉體的顆粒尺寸與四方相含量等對(duì)MLCC的穩(wěn)定性、可靠性及性能有顯著的影響，因此，更高性能的鈦酸鋇粉體亟待開發(fā)。

以往，高端鈦酸鋇粉體被日美企業(yè)壟斷

近年來(lái)，電子制造業(yè)飛速發(fā)展，而世界上幾乎70%的MLCC被運(yùn)用在電子產(chǎn)品上。根據(jù)中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)公布數(shù)據(jù)， 2022年中國(guó)MLCC行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為596億元，到2026年預(yù)計(jì)將達(dá)726億元。

作為MLCC核心原材料，鈦酸鋇粉體需求將不斷攀升。

在國(guó)際市場(chǎng)上，鈦酸鋇粉體生產(chǎn)企業(yè)主要有村田、日本住友、杜邦、中央硝子、TDK、日本堺化學(xué)等。與國(guó)際企業(yè)相比，我國(guó)鈦酸鋇粉體企業(yè)在技術(shù)、規(guī)模、產(chǎn)品性能等方面仍存在差距，尤其在高端納米鈦酸鋇粉體領(lǐng)域，我國(guó)納米鈦酸鋇粉體大多從日美等國(guó)家采購(gòu)，核心原料均在日本生產(chǎn)，價(jià)格居高不下，受制于人。

另外，微型化的MLCC是后續(xù)多層陶瓷電容器發(fā)展的主要方向，這主要是因?yàn)殡娮釉O(shè)備逐漸向微型化、薄層化方向發(fā)展。在介質(zhì)層的薄型化方面，日本企業(yè)仍處于領(lǐng)先地位，介質(zhì)層厚度為1μm的多層陶瓷電容器已經(jīng)量產(chǎn)，研發(fā)厚度已達(dá)到0.3μm。介質(zhì)層薄層化的基礎(chǔ)是鈦酸鋇陶瓷粉體的細(xì)化，在多層陶瓷電容器介質(zhì)層厚度越來(lái)越小的情況下，為提高元件的穩(wěn)定性和可靠性，鈦酸鋇作為多層陶瓷電容器的主要原料，主要使用的鈦酸鋇粉體的尺寸為80-150nm。因此，高性能鈦酸鋇粉體材料是實(shí)現(xiàn)高性能MLCC國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵。

國(guó)瓷材料：高端鈦酸鋇領(lǐng)域的隱形王者

山東國(guó)瓷功能材料股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)瓷材料”）成立于2005年4月，2012年1月登錄創(chuàng)業(yè)板。目前公司業(yè)務(wù)包括4大板塊：電子材料板塊、催化材料板塊、生物醫(yī)療材料板塊及其他材料板塊，產(chǎn)品涵蓋電子陶瓷介電材料、結(jié)構(gòu)陶瓷材料（納米復(fù)合氧化鋯和氧化鋁等）、建筑陶瓷材料（陶瓷墨水、釉料）、電子金屬漿料（銀漿、鋁漿、銅漿、鎳漿等）、催化材料（蜂窩陶瓷、分子篩、鈰鋯固溶體等）等。

其中，電子材料板塊的鈦酸鋇粉體是國(guó)瓷材料起家的產(chǎn)品。國(guó)瓷材料創(chuàng)立之初定下了“為國(guó)制材”的初心，就是要突破國(guó)外陶瓷電子原件卡脖子的技術(shù)難題。

從2005年成立，到2012年登陸創(chuàng)業(yè)板，國(guó)瓷材料一直專注于包括高純納米鈦酸鋇基礎(chǔ)粉、MLCC配方粉等在內(nèi)的電子陶瓷粉體材料。歷經(jīng)多年研發(fā)與技術(shù)積淀，國(guó)瓷材料已成為國(guó)內(nèi)唯一一家能夠生產(chǎn)多層陶瓷電容器用C0G型介質(zhì)粉的廠家，也是世界唯一一家能夠全系列生產(chǎn)多層陶瓷電容用的粉體材料的廠家，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高檔片式多層陶瓷電容器（MLCC）用C0G材料技術(shù)的空白，改變了我國(guó)高檔介質(zhì)陶瓷材料長(zhǎng)期以來(lái)嚴(yán)重依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，有利于形成和培育電子陶瓷材料制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，為我國(guó)高端多層陶瓷電容器的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，同時(shí)大大降低了國(guó)內(nèi)電子元器件廠家的原材料進(jìn)口比例，提高了電子產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化水平及電子廠家的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

憑借先進(jìn)的鈦酸鋇生產(chǎn)技術(shù)，國(guó)瓷材料拿獎(jiǎng)拿到手軟。例如：

“一種連續(xù)制備鈦酸鋇粉體的工藝”，獲得中國(guó)發(fā)明專利金獎(jiǎng);“多層陶瓷電容器用鈦酸鋇基介電陶瓷材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”，獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

2019年，國(guó)瓷材料憑借“多層陶瓷電容器用鈦酸鋇材料”入選國(guó)家級(jí)單項(xiàng)冠軍示范企業(yè)（第四批）。制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)，是指長(zhǎng)期專注制造業(yè)某一特定細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)，生產(chǎn)技術(shù)或工藝國(guó)際領(lǐng)先，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，單項(xiàng)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率位居全球前列的企業(yè)。制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)作為優(yōu)質(zhì)制造業(yè)企業(yè)培育體系中的重要一環(huán)，突出表現(xiàn)在專注目標(biāo)市場(chǎng)、長(zhǎng)期在特定細(xì)分領(lǐng)域“精耕細(xì)作”，創(chuàng)新投入、創(chuàng)新能力、管理水平、經(jīng)營(yíng)效益等方面處于行業(yè)引領(lǐng)地位。

2022年，國(guó)瓷材料的“片式多層陶瓷電容器用介質(zhì)材料關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目”榮獲中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)頒布的第七屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)�！爸袊�(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)”被譽(yù)為中國(guó)工業(yè)的“奧斯卡”，是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立的我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)，代表我們國(guó)家工業(yè)化的方向、道路和精神，旨在表彰代表中國(guó)工業(yè)發(fā)展最高水平，對(duì)增強(qiáng)綜合國(guó)力、推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)的工業(yè)企業(yè)和項(xiàng)目。

不落窠臼，大膽闖“水熱法” 粉體制備之路

中國(guó)過(guò)去生產(chǎn)不出來(lái)高端MLCC的問(wèn)題主要卡在哪？首先是材料本身，也就是鈦酸鋇粉體。

迄今為止，開發(fā)出的制備鈦酸鋇粉體的方法有固相法，水熱法，溶膠-凝膠法，溶劑熱法及其他各種方法，其中固相法和水熱法已產(chǎn)業(yè)化。

傳統(tǒng)固相法制備鈦酸鋇粉體，通常采用BaCO3與TiO2經(jīng)過(guò)球磨機(jī)高速混合后在燒結(jié)爐里900℃或者以上的高溫下固相反應(yīng)合成鈦酸鋇粉體。該方法技術(shù)成熟，原料簡(jiǎn)單易得，產(chǎn)量相對(duì)較高。然而，用這種方法制備的鈦酸鋇粉體由于退火溫度較高，粉體顆粒極易長(zhǎng)大（微米級(jí)），反應(yīng)難以控制，且可能存在大量的雜質(zhì)相，其純度、均勻性較差，一般只適合用于一些技術(shù)性能要求相對(duì)較低的產(chǎn)品，不適合高性能MLCC的應(yīng)用。

水熱法合成鈦酸鋇是一種成本低、水溶液介質(zhì)在強(qiáng)堿性條件下一步反應(yīng)的工藝。相對(duì)與固相法鋇離子和鈦離子的混合更加均勻，而且能夠產(chǎn)生具有良好控制的尺寸、形貌、結(jié)晶度的化學(xué)計(jì)量比。避免了高溫工藝條件，降低了制造成本，水熱法更容易擴(kuò)大規(guī)模。

但是，就水熱法而言，參數(shù)控制、材料配比、設(shè)備制造等環(huán)節(jié)都需要企業(yè)長(zhǎng)期積累，這也是日系企業(yè)長(zhǎng)期保持優(yōu)勢(shì)的原因。目前全球具備大規(guī)模水熱法生產(chǎn)鈦酸鋇粉體的企業(yè)主要有日本村田、日本堺化學(xué)及國(guó)內(nèi)國(guó)瓷材料，其中村田鈦酸鋇粉主要自用。國(guó)瓷材料是繼日本堺化學(xué)之后國(guó)內(nèi)首家、全球第二家成功運(yùn)用水熱工藝批量生產(chǎn)納米鈦酸鋇粉體的廠家。同時(shí)，國(guó)瓷材料還將“水熱法”成功應(yīng)用到其它陶瓷粉體制備中，成為了全球第一家使用水熱法生產(chǎn)氧化鋯和氧化鋁納米粉體的企業(yè)。

小結(jié)

近年來(lái)，加快集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，MLCC等電子元器件國(guó)產(chǎn)化比重將大幅提升，在以5G建設(shè)、新能源汽車為引領(lǐng)的應(yīng)用需求的拉動(dòng)下，我國(guó)電子元器件需求量將大幅增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)MLCC產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來(lái)黃金發(fā)展期。國(guó)瓷材料為全球領(lǐng)先的MLCC粉體材料生產(chǎn)商，其先進(jìn)的鈦酸鋇生產(chǎn)技術(shù)有力的推動(dòng)了我國(guó)電子陶瓷材料、高端多層陶瓷電容器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為我國(guó)民族電子工業(yè)的快速發(fā)展提供有力保證。

參考來(lái)源：

[1]萬(wàn)樂(lè).固相法制備納米鈦酸鋇粉體及其陶瓷性能研究

[2]韓茵.水熱制備高分散納米鈦酸鋇粉體及性能研究

【尋找“國(guó)產(chǎn)好粉材”活動(dòng)簡(jiǎn)介】

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（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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