特种陶瓷国内市场现状与展望

特种陶瓷（ＳｐｅｃｉａｌＣｅｒａｍｉｃｓ）也被称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷。它主要是指以高纯度人工合成的无机化合物为原料、采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。

按性能不同，特种陶瓷可分为结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷又叫做工程陶瓷，是主要利用陶瓷的强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能的陶瓷材料，主要种类有高强度陶瓷、（超）高温陶瓷、（超）低温陶瓷、高韧性陶瓷、超硬度陶瓷和纳米陶瓷等。功能陶瓷是主要利用陶瓷的电、磁、光、声、热等性能及其耦合效应的陶瓷材料，主要种类有电子陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷、磁性陶瓷和超导陶瓷等。功能陶瓷中大约６０％是电子陶瓷，它包括铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、电介质

陶瓷（电绝缘陶瓷和电容器陶瓷）等。

按化学合成不同，特种陶瓷还可分为单相陶瓷和复合陶瓷（协和陶瓷）。此外，陶瓷粉料也是特种陶瓷的重要组成部分。

与传统陶瓷相比，特种陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、电特性强等多种优异特性，它原料来源广、生产吨位小、利润高，广泛应用在电子、通信、航空航天、冶金、机械、汽车、石油化工、能源、生物和环保等国民经济支柱和基础产业以及国防建设，是现代制造业特别是高新技术应用中不可缺少的关键材料，代表着现代材料发展的主要方向，被誉为继金属材料和有机高分子材料后材料科学与工程技术领域的“第三次材料革命”。

特种陶瓷是我国高技术产业的重点领域之一。我国电子信息、汽车、化工、建材、轻工及国防建设都对特种陶瓷产生巨大需求，市场前景十分广阔。预计２０１０年我国特种陶瓷产业要实现产值３００亿元人民币。我国今后要更加注重特种陶瓷的实际应用开发和市场培育，注重高性能与低成本的有机结合。

特种陶瓷国内市场现状与展望

俞前

北京新材料发展中心

１　我国的特种陶瓷发展特点

１．１ 研发先行带动产业化

我国十分重视特种陶瓷的开发应用，起步早，投入大，涉及部门多。在特陶种类上，我国几乎对所有特种陶瓷材料都进行着研究、

表１ 特种陶瓷的分类及应用

种类高强陶瓷

超硬陶瓷电子陶瓷超导陶瓷磁性陶瓷光学陶瓷生物陶瓷

性能

１５００℃以上高温短期使用１２００℃以上高温长期使用高强韧性、超塑性等

热稳定性及化学稳定性好等压电、光电、电光等超导性能

磁导率和矫顽力大，硬度高透明、红外光、荧光性能好生物和化学功能

应用

空间和军事技术、航空航天发动机、柴油机耐热部件等

航空航天、模具、轴承、密封环、阀门、化工设备、高速切削刀具、防弹装甲等电子工业（电子元器件）

电子、能源、信息、交通、生物医学等微波器件、量子无线电等

激光技术、发光材料、光导纤维等生物器官等

高温陶瓷

开发和生产，目前已形成比较完整的研发体系，在高温超导陶瓷等尖端高技术陶瓷的理论研究和实验水平处于世界领先地位。近年来，我国已将特种陶瓷作为发展高技术产业的一个重点，在基础和应用基础及产业化方面加大投入，仅“七五”、“八五”期间我国就投入１亿元人民币用于开发特种陶瓷，其中用于汽车陶瓷发动机的研究经费就达人民币３０００万元。

１．２　军用为主转变为民用为主

我国的特种陶瓷是２０世纪５０￣７０年代为支撑“两弹一星”而起步的，主要是为核试验和航空航天配套开发耐高温、耐烧蚀的特种陶瓷材料。现应用重点已转到以民用为主。

１．３生产普通件逐步发展为生产核心件

目前我国能生产大多数特种陶瓷，普通电子陶瓷和结构陶瓷如集成电路基板、瓷介电容、电阻、电感、磁性材料、蜂鸣器、滤波器等压电陶瓷无线电频率元件，中铝瓷、高铝瓷、电真空瓷、ＺｒＯ２　、ＳｉＣ，纺织瓷件，莫来石－堇青石窑具，电熔石英、电熔刚玉等已能大批量生产，产品质量稳定，已占领一定的国际市场，但许多核心电子陶瓷元器件还依赖进口。

２　市场及行业现状

２．１　行业结构

与２０年前相比，目前我国特陶行业结构变化巨大，私营企业、外资企业的数量和比重迅猛增加，特别是外资企业增长势头迅猛，约占我国全部特陶企业的１０％左右。当前在电子陶瓷行业中，股份制和三资企业市场竞争力最强。

我国特陶市场的开放和市场规模的潜力，吸引许多国外企业纷纷进入，投资不断增加，规模逐步扩大，其投资模式已从最初的产品输入（经销产品）到生产输入（投资设厂），再到应用研究输入（设立实验室），对我国本土特陶企业带来巨大挑战。

２．２　市场规模

１９９５年我国特种陶瓷产品销售额８０亿元人民币（约合１０亿美元），其中电子陶瓷约占７０％，约５６亿元；结构陶瓷占３０％，约为２４亿元。相当于日本的１／９、美国的１／５，与欧洲的市场规模相当。２０１５年，特种陶瓷产品产值将达到４５０亿元。

表２　１９９５年和２０００年我国特种陶瓷行业的基本情况对比

年份

１９９５２０００

生产企业数（个）约１００２１９科研机构数（个）约５０５４从业人员（万人）３４

产值（亿元）

８０１１０

资料来源：中国工程院、中国科学院，《我国建筑材料发展现状及迈入新世纪对策咨询报告》，２０００年７月。

２０１０年，我国特种陶瓷在无机非金属新材料６大领域（玻璃纤维、玻璃钢／复合材料、特种玻璃及深加工玻璃、石英玻璃、特种陶瓷、人工晶体）总需求９１９．６４亿元中以３２．６２％的比例占首位。

２．３　产品结构

２．３．１ 主要生产产品

主要产品：超细陶瓷粉体产品系列、电子陶瓷产品系列、高性能结构陶瓷产品系列、敏感陶瓷、生物陶瓷、红外陶瓷、化工防腐陶瓷、过滤净化陶瓷等，部分产品如石英晶体、氧化碲等压电陶瓷已进入世界先进行列。

功能陶瓷：我国功能陶瓷已形成产业，功能陶瓷与电子工业配套已初具规模，主要生产陶瓷基片、陶瓷电容器、陶瓷滤波器、压电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷和绝缘陶瓷等。拥有亚洲最大的熔融石英陶瓷生产基地。

结构陶瓷：结构陶瓷起步晚，经过２０年奋斗，已初步实现了产业化，氧化锆结构陶瓷、耐磨陶瓷等产品的水平性能已达到国际先进水平。氧化锆研磨介质及制品年生产能力５０ｔ，年产量约为１０ｔ；氮化硅陶瓷混合轴承年生产能力为３０万套，年产量约为５万套；氮化硅陶瓷刀具年生产能力为１００万片，年产量约为７０万片。

陶瓷原料：我国特种陶瓷原料如氧化锆高纯超细粉、氧化铝超细粉都已形成５０００ｔ／ａ的产能，氮化硅陶瓷纳米级超细粉已形成规模。２．３．２ 主要产品需求

我国特种陶瓷的市场需求巨大，为特种陶瓷产业的发展提供了大好机遇。今后我国需

求较大的特种陶瓷主要产品有：高导热氮化铝陶瓷基片、低介电常数陶瓷基片、陶瓷电容器、敏感陶瓷用瓷料、陶瓷光纤连接器、微波介质陶瓷材料等功能陶瓷产品；以机械行业需要的陶瓷刀具、陶瓷轴承、陶瓷密封环、陶瓷火花塞，建材行业需要的氧化铝研磨介质和衬里、辊道窑陶瓷辊棒，石油化工行业需要的球阀、缸套等耐磨耐腐蚀陶瓷部件等结构陶瓷产品；国防工业需要的特殊陶瓷材料；环境保护需要的生态环境陶瓷材料和生物医用陶瓷材料。

２．４　区域布局

我国特陶企业集中分布在北京、上海、天津、江苏、山东、浙江、福建、广东等沿海城市和地区，武汉等华中部分城市地区，西南、西北等偏远地区以原军工三线企业为主。电子陶瓷材料多集中在北京、广东、福建和长江三角洲地区等。

广东是我国的电子产业生产基地，多集中在佛山、深圳、东莞、惠州等地，已形成了完整的电子元器件产业集群，产业配套体系比较完善；广东省内清远、河源、三水、高要等新型陶瓷生产基地，大都已完成一期投资。一些新规划陶瓷工业园如四会、广宁、德庆等地已准备建设。

福建已在泉州建设台湾学者创业园，首期项目重点开发生产微波介质陶瓷、压电陶瓷、陶瓷敏感器件、光导陶瓷材料与原器件等先进的特种陶瓷产品。

上海以中科院上海硅酸盐研究所为代表形成了产学研紧密结合的无机新材料产业，在锆钛酸铅等压电陶瓷器件、氧化铝增韧陶瓷、多孔陶瓷等方面具有很大优势。浙江在杭州、嘉兴、湖州等地集中了铁电晶体、光导纤维、压电陶瓷、荧光材料等制造基地。北京在

集成电路芯片材料、铁氧体等方面居于全国领先水平。四川在稀土功能陶瓷材料方面已形成产业化。

２．５　我国特种陶瓷的主要企业

我国特种陶瓷生产企业有２００多家，主要企业有：淄博华光、江苏高淳、唐山陶瓷、中材高新、深圳南玻、江苏华硅、景德镇特陶、河北隆达、湖南新化、绍兴锐克、湖南精诚、湖南泰鑫、福建智胜、南京泰龙、广东风华、珠海粤科清华、沈阳星光、郑州富炜、石家庄依斯特、中山高科等。

目前我国境内外资企业主要有华光菲尼克斯、上海京瓷、上海华克、苏州共立、上海摩根美超、江苏江佳、江苏捷嘉、武进兴勤、珠海西门子－松下、大连须内等。

３ 特陶发展前景展望

３．１　我国特种陶瓷发展的优势及问题

我国发展特种陶瓷具有很大优势，主要表现在：

１）特陶的自然资源十分丰富，供应良好。

２）科研力量强，科技成果多，水平较高，不低于日、美。

３）具备产业基础，涌现一批规模企业。

４）我国体制具有集中力量办大事的特点，各级政府支持，各方面配合。

５）我国具有一支很好的专业队伍，产业工人素质较高，人工成本低。

我国特陶行业目前存在的主要问题有：

１）特陶材料特别是结构陶瓷技术性问题较大，成本高，可靠性低，重复性强，导致应用面相对窄。产品的高性能与低成本之间矛盾较大。

２）技术成果产业化有待加强，规模化生产技术和工艺装备相对落后，急需改造。我国在特种陶瓷的应用开发、生产水平和产业化等方面与日、美等国差距较大，总体差距１０年以上，特别是在半导体过程用先进陶瓷、汽车用陶瓷、陶瓷基复合材料等方面处于落后位置。目前世界最先进的高利润特陶产品我国未能占领市场，许多电子整机中的电子陶瓷元件仍基本依赖进口，如手机中使用的片式压电陶瓷滤波器等。原因是我国缺乏低成本、大批量制备高性能陶瓷材料的相关技术与设备，全国整体基础工业水平较为落后。

３）产品档次普遍不高，技术附加值低。我国普通电子陶瓷和结构陶瓷已能大批量生产，产品质量稳定，并占领一定的国际市场。但大部分产品的利润并不很高，有待提升产品的技术含量和附加值。我国永磁铁氧体年产量居世界首位。但与国外先进水平相比，产品档次滞后约１０年。热敏、压敏电阻、压电频率元件瓷料，能满足国内需求的６０％左右，但产品质量与国外相比存在较大差距，尤其是电子陶瓷元器件片式化程度与国外相比差距更大。

４）特陶粉体（原材料）的生产加工落后，原材料依赖进口。影响我国特陶发展的重要因素之一是特陶粉体（原材料）的生产加工落后，体现在专用粉体生产缺乏，产量低，质量稳定性差，从而影响产品质量的稳定性和可靠性，因而目前许多生产线所需原材料必须从国外进口，可以说这是我国特陶发展的一个“瓶颈”。目前，这种状况正逐渐有所改善，国内近几年已有几家大型粉料专业生产厂建成投产，且产业发展势头很猛，但电子陶瓷特别是敏感元件所需粉体的专业化企业仍很缺乏。

５）技术开发资金投入仍显不足。

３．２　功能陶瓷继续为主，结构陶瓷发展迅速

当前，世界特种陶瓷研究与开发的热点集中在超高温陶瓷、电绝缘陶瓷、硬质陶瓷、高强度陶瓷、超导陶瓷、协和陶瓷、非氮化物陶瓷、润滑性陶瓷和生物陶瓷等方面，突出代表是低温共烧陶瓷（ＬＴＣＣ）和纳米硅基陶瓷粉体材料。陶瓷的薄膜化、非晶化和纤维化等也成为特种陶瓷开发的热点和方向。

预计今后５￣１０年，功能陶瓷仍将占据特种陶瓷市场的主要位置，这是因为电子、化工、建筑等支柱型行业对功能陶瓷的需求量巨大，如ＧａＮ是各类半导体器件如传感器、光耦合器等的基础材料，是世界半导体材料中最有发展前景的材料之一，预计２００５年世界ＧａＮ基器件规模将达到３０亿美元，其必用的Ａｌ

２

Ｏ

３

的需求将达到５亿美元，可促进上千亿美元相关设备、系统的产业形成。

在２０００￣２００５年之间，结构陶瓷的增长速度将是各种特种陶瓷中增长最快的，年平均增长率可以达到６．３％。估计这个速度将继续保持５￣１０年。

３．３　纳米技术推动特种陶瓷发展

陶瓷材料纳米化以后，可显著提高强度和韧性。据统计，２０００年纳米粉体、纳米复合陶瓷及其它复合材料的市场容量为５４５７亿美元。２１世纪前１０年是纳米陶瓷材料发展的关键时期，在各领域中的应用将全面展开，一批新技术、新产品等各项研究成果的应用将成为经济发展的增长点。

纳米电子陶瓷材料将满足电子信息产业向高频、节能和小型化方向发展的迫切需求；高效、高强、高韧的纳米陶瓷材料为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。３．４　特种陶瓷在汽车上的应用成为重点

特种陶瓷在汽车上的应用很多，包括发动机、汽车电子等在内的汽车产业已成为特种陶瓷的重要应用领域。

汽车发动机：采用结构陶瓷代替高强度合金制造发动机，如涡轮增压发动机、燃气轮机、绝热发动机等，燃烧温度可从现有的７００￣８００度提高到１０００度以上，热效率可提高１倍以上。功能陶瓷可制成热敏电阻，装到汽车温度传感器；感温铁氧体可用于汽车发动机冷却水温度调节。陶瓷基复合材料可用作内燃机的活塞、气门、摇臂、涡轮等，既减轻重量，又提高效率。

催化转换器：控制尾气的催化转换器就是由特种陶瓷制成的，单单更换催化转换器的市场就达到１１００万台／年，利润达到５５亿元／年。而我国目前的汽车催化转换器的生产能力仅５０万套，而且质量还不稳定，因此特种陶瓷的发展前景十分广阔。已引起不少企业关注。但专业队伍缺少和投入巨大，使不少企业望而却步。

３．５　我国到２０１０年的战略目标

根据中国工程院、中国科学院的相关预测，２０１０年我国特种陶瓷产业要实现产值３００亿元人民币，要突破近净尺寸成型技术和低成本结构陶瓷规模化制备技术，要完成高性能陶瓷关键设备的研制和产业配套，要进一步完善高性能陶瓷产业化，要为国防工业开发协和陶瓷、高性能陶瓷薄膜、隐身和防弹等高性能新产

品，为尖端武器配套。３．６　特种陶瓷产业发展重点

攻克低成本、高可靠性、高重复性的特种陶瓷规模化制备技术，近净尺寸成型、烧结及高效冷加工技术。

攻克高纯超细陶瓷粉体材料的制备技术，形成具有我国自主知识产权的特种陶瓷生产技术与装备。

研究开发高抗毁伤能力的防弹装甲陶瓷、核潜艇用的耐辐射轻质保温材料、航天航空用反射镜陶瓷、宽波段吸收、反射的隐身伪装陶瓷、梯度功能材料和陶瓷分离膜等，满足国防尖端和高技术配套的需要。

加强陶瓷材料微观结构、成分、性能和工艺之间关系的基础理论及其控制技术研究；陶瓷材料增强、增韧机理及其技

术研究；提高陶瓷的可靠性、重复性，推动学科和新产品的发展。

进一步提高化工、冶金等工业和环境保护用泡沫陶瓷、耐高温、耐腐蚀陶瓷的规模生产技术与装备水平，形成新技术产业。

应加强研究开发新型功能陶瓷、协和陶瓷，解决产业化及材料应用问题。

３．７　特种陶瓷发展重点产品

超纯超细粉末原料：制备技术，批量和工业生产装备的研制。高性能陶瓷：特殊成型、烧结、精密加工、涂层纤维增强复合技术和工艺装备的研制。

脆性材料：评价技术、无损检测、破坏准则及烧结、复合机理。

高温工程陶瓷：包括陶瓷无冷机、燃气轮机、高温密封阀、轴承、泵、风机、炼钢机械、辊道等的研制。

敏感陶瓷与电子陶瓷：各种气敏、热敏、光敏、声敏、压敏等敏感元件，高导热高绝基板及磁性材料等研制。

光学功能（如透光、偏光、集光、荧光等）陶瓷和光电、光磁、非线性光学陶瓷的研制。

化学功能（如耐腐蚀、催化剂及其载体、燃料电池、离子交换、吸附剂等）陶瓷的研制。

生物功能（如具有生物活

性和亲和性的人工骨、牙齿、心瓣膜等及固体酶载体陶瓷研究、试剂及系列化生产并用于医疗临床实践或工业化应用研究等）。

４　对特种陶瓷产业发展的建议

（１）　注重特种陶瓷的实际应用开发和市场培育，进一步利用市场经济手段加强产、学、研的纽带，大力开发具有自主知识产权的产品。

（２）重视培育特陶市场的龙头企业、拳头产品，注重高性能与低成本的有机结合。

（３）完善特种陶瓷产业基地的建设。（４）完善特种陶瓷产业支持体系的建设。