【編者按】粉體材料工業屬于支撐國民經濟發展的基礎性產業和贏得國際競爭優勢的關鍵領域，近些年，國內粉體材料工業轉型升級成效顯著，綜合實力穩步增長，國際競爭力持續增強，一些企業長期專注于粉體材料領域、生產技術工藝國際領先、從而成為全球細分市場領導者的典范，有效改善了國內高端粉材的緊缺局面，提升了核心工藝技術與裝備的自主可控水平以及關鍵戰略資源的保障能力。中國粉體網通過尋找“國產好粉材”這一活動，以期促進相關企業更好發揮示范作用，引領中國粉體工業的發展，并讓“好粉材”發出它們更大的光彩。
鈦酸鋇：“電子陶瓷工業的支柱”
MLCC（片式多層陶瓷電容器）是世界上用量最大、發展最快的片式元件之一，在陶瓷電容器中產值占比超過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、無極性等優良特性，應用領域極其寬泛。
片式多層陶瓷電容器（MLCC）的結構示意圖
其中，鈦酸鋇是構成MLCC陶瓷粉體的核心材料。
鈦酸鋇（BaTiO3）是一種ABO3型鈣鈦礦結構，自從20世紀上半葉，鈦酸鋇陶瓷的優異介電性能被發現，便被用來做電容器的介質材料，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“電子陶瓷工業的支柱”。隨著電子元件微型化對MLCC的要求不斷提高，MLCC的尺寸也發展到了01005和008004，對應的靜電容量也增大了百倍，同時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MLCC的穩定性、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。
以往，高端鈦酸鋇粉體被日美企業壟斷
近年來，電子制造業飛速發展，而世界上幾乎70%的MLCC被運用在電子產品上。根據中國電子元件行業協會公布數據， 2022年中國MLCC行業市場規模約為596億元，到2026年預計將達726億元。
作為MLCC核心原材料，鈦酸鋇粉體需求將不斷攀升。
在國際市場上，鈦酸鋇粉體生產企業主要有村田、日本住友、杜邦、中央硝子、TDK、日本堺化學等。與國際企業相比，我國鈦酸鋇粉體企業在技術、規模、產品性能等方面仍存在差距，尤其在高端納米鈦酸鋇粉體領域，我國納米鈦酸鋇粉體大多從日美等國家采購，核心原料均在日本生產，價格居高不下，受制于人。
另外，微型化的MLCC是后續多層陶瓷電容器發展的主要方向，這主要是因為電子設備逐漸向微型化、薄層化方向發展。在介質層的薄型化方面，日本企業仍處于領先地位，介質層厚度為1μm的多層陶瓷電容器已經量產，研發厚度已達到0.3μm。介質層薄層化的基礎是鈦酸鋇陶瓷粉體的細化，在多層陶瓷電容器介質層厚度越來越小的情況下，為提高元件的穩定性和可靠性，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現高性能MLCC國產化的關鍵。
國瓷材料：高端鈦酸鋇領域的隱形王者
山東國瓷功能材料股份有限公司（以下簡稱“國瓷材料”）成立于2005年4月，2012年1月登錄創業板。目前公司業務包括4大板塊：電子材料板塊、催化材料板塊、生物醫療材料板塊及其他材料板塊，產品涵蓋電子陶瓷介電材料、結構陶瓷材料（納米復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瓷材料起家的產品。國瓷材料創立之初定下了“為國制材”的初心，就是要突破國外陶瓷電子原件卡脖子的技術難題。
從2005年成立，到2012年登陸創業板，國瓷材料一直專注于包括高純納米鈦酸鋇基礎粉、MLCC配方粉等在內的電子陶瓷粉體材料。歷經多年研發與技術積淀，國瓷材料已成為國內唯一一家能夠生產多層陶瓷電容器用C0G型介質粉的廠家，也是世界唯一一家能夠全系列生產多層陶瓷電容用的粉體材料的廠家，填補了國內高檔片式多層陶瓷電容器（MLCC）用C0G材料技術的空白，改變了我國高檔介質陶瓷材料長期以來嚴重依賴進口的現狀，有利于形成和培育電子陶瓷材料制造行業產業鏈，為我國高端多層陶瓷電容器的發展奠定基礎，同時大大降低了國內電子元器件廠家的原材料進口比例，提高了電子產品的國產化水平及電子廠家的國際競爭力。
憑借先進的鈦酸鋇生產技術，國瓷材料拿獎拿到手軟。例如：
“一種連續制備鈦酸鋇粉體的工藝”，獲得中國發明專利金獎;“多層陶瓷電容器用鈦酸鋇基介電陶瓷材料的產業化關鍵技術及應用”，獲得國家科技進步二等獎。
2019年，國瓷材料憑借“多層陶瓷電容器用鈦酸鋇材料”入選國家級單項冠軍示范企業（第四批）。制造業單項冠軍企業，是指長期專注制造業某一特定細分產品市場，生產技術或工藝國際領先，具有強大的市場競爭力，單項產品市場占有率位居全球前列的企業。制造業單項冠軍企業作為優質制造業企業培育體系中的重要一環，突出表現在專注目標市場、長期在特定細分領域“精耕細作”，創新投入、創新能力、管理水平、經營效益等方面處于行業引領地位。
2022年，國瓷材料的“片式多層陶瓷電容器用介質材料關鍵技術研究開發及產業化應用項目”榮獲中國工業經濟聯合會頒布的第七屆中國工業大獎。“中國工業大獎”被譽為中國工業的“奧斯卡”，是國務院批準設立的我國工業領域最高獎項，代表我們國家工業化的方向、道路和精神，旨在表彰代表中國工業發展最高水平，對增強綜合國力、推動國民經濟發展做出重大貢獻的工業企業和項目。
不落窠臼，大膽闖“水熱法” 粉體制備之路
中國過去生產不出來高端MLCC的問題主要卡在哪？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業化。
傳統固相法制備鈦酸鋇粉體，通常采用BaCO3與TiO2經過球磨機高速混合后在燒結爐里900℃或者以上的高溫下固相反應合成鈦酸鋇粉體。該方法技術成熟，原料簡單易得，產量相對較高。然而，用這種方法制備的鈦酸鋇粉體由于退火溫度較高，粉體顆粒極易長大（微米級），反應難以控制，且可能存在大量的雜質相，其純度、均勻性較差，一般只適合用于一些技術性能要求相對較低的產品，不適合高性能MLCC的應用。
水熱法合成鈦酸鋇是一種成本低、水溶液介質在強堿性條件下一步反應的工藝。相對與固相法鋇離子和鈦離子的混合更加均勻，而且能夠產生具有良好控制的尺寸、形貌、結晶度的化學計量比。避免了高溫工藝條件，降低了制造成本，水熱法更容易擴大規模。
但是，就水熱法而言，參數控制、材料配比、設備制造等環節都需要企業長期積累，這也是日系企業長期保持優勢的原因。目前全球具備大規模水熱法生產鈦酸鋇粉體的企業主要有日本村田、日本堺化學及國內國瓷材料，其中村田鈦酸鋇粉主要自用。國瓷材料是繼日本堺化學之后國內首家、全球第二家成功運用水熱工藝批量生產納米鈦酸鋇粉體的廠家。同時，國瓷材料還將“水熱法”成功應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氧化鋯和氧化鋁納米粉體的企業。
小結
近年來，加快集成電路產業發展已上升為國家戰略，MLCC等電子元器件國產化比重將大幅提升，在以5G建設、新能源汽車為引領的應用需求的拉動下，我國電子元器件需求量將大幅增長，國產MLCC產業鏈有望迎來黃金發展期。國瓷材料為全球領先的MLCC粉體材料生產商，其先進的鈦酸鋇生產技術有力的推動了我國電子陶瓷材料、高端多層陶瓷電容器產業的快速發展，為我國民族電子工業的快速發展提供有力保證。
參考來源：
[1]萬樂.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“國產好粉材”活動簡介】
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（中國粉體網編輯整理/山川）
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