高纯氮化硅前景如何?2023年高纯氮化硅发展前景预测

一、氮化硅行业概述

氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。在高纯氮气环境下,通过金属硅粉的原位氮化反应,经过高温高压密封烧成高纯氮化硅。高纯氮化硅具有良好的润滑性、耐磨性、抗热性、抗震性以及化学稳定性,其应用领域十分广泛。氮化硅粉体是制造氮化硅陶瓷的主要原料,氮化硅纯度直接决定了氮化硅陶瓷性能的好坏。

高纯氮化硅具有纯度高、分散性好的特点,主要应用在高端零部件。在自然界中,地壳中氮含量和硅含量十分丰富,但天然氮化硅含量十分稀少,这是由于高纯氮化硅的制备条件很苛刻:制备温度要求严格,温度过高,氮化硅易分解,温度过低,化学反应不完全;气氛的纯度要求高,气氛中不能混有氧气,避免硅元素与氧元素结合生成二氧化硅;氮气纯度要求高,制备添加剂的种类和用量将直接影响氮化硅产物的纯度以及质量,制备过程中需要进行严格的筛选和控制。

二、2023高纯氮化硅行业发展分析

现阶段,将高热导率氮化硅陶瓷用于电子器件的基板材料仍是一大难题。目前国外仅有东芝、京瓷等少数公司能将氮化硅陶瓷基板商用化:例如东芝的氮化硅基片(TSN-90)的热导率为90 W/(m·k)。国内有北京中材人工晶体研究院成功研制的热导率为80 W/(m·k)、抗弯强度为750MPa·m1/2的氮化硅陶瓷基片材料,这与东芝公司的商用氮化硅产品性能相近。

目前国内制备高纯氮化硅的生产工艺已经成熟,其制备方法主要包括硅粉直接淡化法、碳热还原法、化学气相沉积法、溶胶—凝胶法、热分解法、自蔓延高温合成法等。其中硅粉直接淡化法是利用高纯硅粉在高温下和氮气反应生成氮化硅粉体,制备工艺成熟,被广泛应用于化工行业。碳热还原法是将碳与二氧化硅混合,然后在高温状态下通入氮气,根据碳量多少可生成不同产物,使用此方法得到的氮化硅纯度较低。使用溶胶-凝胶法可制得高纯度、超细粒、低成本的氮化硅粉体,但相对生产设备昂贵、工艺复杂。

目前,三驾马车齐头进,奠定腾飞基石。氧化锆方面,公司收购爱尔创之后,从氧化锆粉 体延伸至瓷块、种植牙业务,随后引入战投高瓴、松柏,正式宣布进军齿科领域, 同时放眼整个口腔医疗万亿市场。蜂窝陶瓷方面,随着国六标准逐渐落地,市场空 间有望翻倍至 200 亿;王子制陶 2020 年实现营业收入 2.86 亿,同比增长 58.60%, 市占率迅速提升,利润率位居行业前列,且与威孚高科、潍柴、重汽、玉柴等下游 众多封装企业和车企保持了良好的合作关系。MLCC 粉方面,公司是国内首家掌 握水热法技术制备 MLCC 粉的生产厂家,目前市占率约 30%,绑定三星、中国台湾国巨等知名 MLCC 客户。受益于下游高景气度,三大核心业务为公司长期的业绩高 速增长奠定了坚实的基础。

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