[發(fā)明專利]一種陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610018319.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN105732026A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏亞飛;徐蘇龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潮州三環(huán)（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/48
• 分類號(hào): C04B35/48;C04B41/82
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;宋靜娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷材料及其制備方法，尤其是一種可用于指紋識(shí)別電子設(shè)備領(lǐng)域的陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

指紋識(shí)別技術(shù)逐漸在計(jì)算機(jī)、手機(jī)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，指紋識(shí)別產(chǎn)品也得到越來(lái)越多的用戶認(rèn)可。第二代電容式指紋識(shí)別技術(shù)具有損耗低、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在小型電子設(shè)備以及移動(dòng)手機(jī)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。電容式傳感器的關(guān)鍵技術(shù)在于材料的性能，也是目前小型電子設(shè)備如指紋識(shí)別外觀件及手機(jī)蓋板等領(lǐng)域的重要難題，包括介電常數(shù)直接影響到信號(hào)的反應(yīng)速度，材料硬度/強(qiáng)度影響到器件的耐磨和使用時(shí)間，材料透光率影響產(chǎn)品的外觀，材料的色度-與器件顏色的匹配性。

目前主流的技術(shù)方案是以藍(lán)寶石為代表的陶瓷介質(zhì)，通過(guò)在背面印刷遮光層達(dá)到遮光效果，信號(hào)反應(yīng)時(shí)間約為0.5秒，成本較高。另一種方案是利用玻璃介質(zhì)代替藍(lán)寶石，背面印刷遮光層，以玻璃材料來(lái)產(chǎn)生通透的玉質(zhì)感，通過(guò)印刷層來(lái)達(dá)到遮光效果；這種方法制備的成本相對(duì)藍(lán)寶石材料來(lái)說(shuō)有了很大降低，但是信號(hào)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)玻璃材料的強(qiáng)度和硬度均很低，在器件制備及用戶使用過(guò)程中容易產(chǎn)生損傷。

藍(lán)寶石的介電常數(shù)在9～10范圍，玻璃的介電常數(shù)更低，以藍(lán)寶石和玻璃為基礎(chǔ)材料的產(chǎn)品注定沒有很高的介電性能，導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)乃俣嚷粗讣y識(shí)別時(shí)間長(zhǎng)；這主要是由于材料介電常數(shù)低，在厚度一定的情況下，產(chǎn)生電容量較小，信號(hào)不清晰或信號(hào)識(shí)別時(shí)間長(zhǎng)；若減小厚度來(lái)提高產(chǎn)生信號(hào)的電容量，產(chǎn)品的力學(xué)性能將會(huì)產(chǎn)生惡化，尤其是玻璃材質(zhì)。因此通過(guò)提高材料的介電常數(shù)來(lái)縮短信號(hào)反應(yīng)時(shí)間是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。

此外，以藍(lán)寶石為基礎(chǔ)材料的技術(shù)方案原材料成本/加工難度均較高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂，而以玻璃為基礎(chǔ)材料的技術(shù)方案雖然價(jià)格便宜，但是強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能均非常低下，制備過(guò)程容易產(chǎn)生損傷和破壞，這直接降低了成品的合格率以及用戶在使用過(guò)程中的產(chǎn)品使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種具有較高介電常數(shù)、信號(hào)反應(yīng)靈敏度高且同時(shí)具有較高強(qiáng)度的陶瓷材料，同時(shí)，所述陶瓷材料具有可調(diào)節(jié)白度和透光率的優(yōu)點(diǎn)。另外，本發(fā)明的另一目的在于提供所述陶瓷材料的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種陶瓷材料，所述陶瓷材料包含陶瓷層，所述陶瓷層包含第一相和第二相，所述第一相包含氧化鋯和氧化釔，所述第二相包含氧化鋁。

本發(fā)明的陶瓷材料，利用氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，以氧化鋁為異質(zhì)增白劑，所得陶瓷材料不僅具有較高的介電常數(shù)(約18～40)、信號(hào)反應(yīng)靈敏(最高可達(dá)0.1s)，而且所述陶瓷材料強(qiáng)度高(最高可達(dá)2500MPa(GB/T6569-86))，硬度遠(yuǎn)大于玻璃，與藍(lán)寶石相當(dāng)。

作為本發(fā)明所述陶瓷材料的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化鋯在所述陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為5～99.8％，所述氧化釔在所述陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為0.1～15％，所述氧化鋁在所述陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為0.1～85％。

作為本發(fā)明所述陶瓷材料的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化鋁在所述陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為0.25～50％。當(dāng)所述氧化鋁在陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為10～50％時(shí)，所述陶瓷層具有較高的白度L值、較低的透光率和較高的強(qiáng)度。

作為本發(fā)明所述陶瓷材料的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化鋁在所述陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為20～40％。當(dāng)所述氧化鋁在陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為20～40％時(shí)，所述陶瓷層具有更高的白度L值、更低的透光率和更高的強(qiáng)度。

作為本發(fā)明所述陶瓷材料的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化鋁在所述陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為30～40％。當(dāng)所述氧化鋁在陶瓷層中的質(zhì)量百分含量為30～40％時(shí)，所述陶瓷層能夠具有最高的白度L值、最低的透光率和最高的強(qiáng)度。

作為本發(fā)明所述陶瓷材料的優(yōu)選實(shí)施方式，所述陶瓷層中第一相為氧化鋯和氧化釔共同形成的用釔穩(wěn)定的四方氧化鋯、單斜-四方共存的氧化鋯中的至少一種。

作為本發(fā)明所述陶瓷材料的優(yōu)選實(shí)施方式，所述陶瓷材料還包含涂覆在所述陶瓷層背面的覆蓋層，所述覆蓋層為深色油墨、深色無(wú)機(jī)介電材料、白色油墨和白色無(wú)機(jī)介電材料中的至少一種。本發(fā)明所述陶瓷材料中，所述陶瓷層表面還含有覆蓋層時(shí)，可以通過(guò)增加在所述陶瓷層表面的覆蓋層進(jìn)一步調(diào)節(jié)陶瓷層的白度和遮光效果，并且由于陶瓷層本身具有很高的白度和遮光效果，使得所述覆蓋層擁有更多的材料選擇范圍以及厚度范圍。所述覆蓋層選擇深色油墨、深色無(wú)機(jī)介電材料時(shí)，所述覆蓋層可以為陶瓷層提高遮光效果；所述覆蓋層選擇白色油墨、白色無(wú)機(jī)介電材料時(shí)，所述覆蓋層可以為陶瓷層提高白度。