纳米氧化锆1221Word格式文档下载.docx

1、这样，稳定的氧化锆在室温至熔点的温度范围内以相同的稳定的晶型存在。1170oC1000oC 单斜晶 四方晶 预投产项目可以在温度为42度时,即可在无须添加氧化稳定剂的情况下制备出5m级别四方晶相氧化锆。在目前市场，并未有同等级别产品。但是，制备温度的改变以及没有填加稳定剂的情况下,在常温条件晶体的稳定性及物理、化学性能是否改变,需研发团队出具具体技术结果。第三章纳米氧化锆的生产成本分析 目前该产品尚处于实验室生产阶段,没有相关工业化生产数据支持,以下仅就原材料成本情况进行分析: 生产氧化锆主要原材料为锆英砂,利用锆英砂制取氧氯化锆,再用氧氯化锆制取氧化锆。氧化锆的价格直接受原材料锆英砂或氧氯化

2、锆的影响。锆砂亦称锆英砂、锆英石,是一种以锆的硅酸盐（ZrSiO）为主要组成的矿物。纯净的锆英砂为无色透明晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色,主要化学组成为ZrO、SiO2、及少量Fe2O3、CaO、AI2O3等杂质。锆英砂的理论组成为Zr2:1%;iO2：2.9%。它是ZrO2iO系唯一的化合物。但天然锆砂仅含约766%Z2。锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。锆英石也产于岩脉和变质岩中。它属四方晶系,常呈发育良好的锥状小四方柱体，也成不规则粒状。性脆，断口贝壳状。多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中,经水选、电

3、选、磁选等选矿工艺分选后而得到。锆矿储量地域分布高度集中,锆矿储量主要分布在澳大利亚、南非等国，分布高度集中。从资源地域分布上来看,世界锆矿资源储量主要掌握在澳大利亚、南非、乌克兰、印度和巴西的手中，五个国家占据了全球86的锆矿资源,资源垄断十分明显。我国锆矿资源相对贫乏,占全球锆矿资源的0.6,居世界第九位。我国锆矿主要分布在内蒙古和海南地区，内蒙古锆矿储量占全国锆矿储量的70%左右;海南锆矿主要分布在文昌和万宁,储量占全国锆矿储量的19%，此外,广东湛江、广西、山东、云南等地也有部分锆矿资源, 以上地区锆英砂精矿品质最好的是海南文昌。虽然内蒙古锆矿储量远远大于海南，但是从可利用的角度来看,

4、海南省是目前中国锆矿主要产地，占国内锆矿产量的94。内蒙古锆矿储量大而开采量小的主要原因是内蒙古锆矿主要以岩矿形式存在,开采困难，例如内蒙孔鲁特矿（碱性花岗岩型）。而海南省多锆英砂矿床，例如海南文昌滨海砂矿，开采容易,海南现有的锆钛矿采选能力为20万吨/年。中国是全球锆的主要需求国,每年需消耗锆英砂约60万吨左右,全球占比6%左右。长期依赖进口澳大利亚和南非的锆英砂资源,04年016年进口锆英砂分别为60万吨、57万吨、73万吨。207年锆英砂与氧氯化锆价格持续走高原因如下：一、 国外因素锆英砂龙头联合减产提价,锆英砂减量主要来自澳大利亚IUKA与英国io Tint,17年合计减产.9万吨，初

5、定减产时间持续到018年年中。锆英砂行业集中度极高,全球前三大供应商（澳大利亚ILUKA、南非TROX、英国Ri Tinto）市占率58，随着龙头联合限产，未来锆英砂价格将持续提升。南非TRONO有意在明年一季度锆英砂报价上调12美元吨,虽然其他两大矿商表示暂不调整，但消息依然导致国产锆英砂价格突破万元大关。二、 国内因素（）2017年1月锆英砂价格上涨3.13至90元/吨，港口库存环比下降3.26至13.64万吨。海南地区为国内主要锆矿砂资源地，海南省国土资源厅为保护当地资源,将严格控制锆英砂等矿物产量，未来国内锆英砂供给量或将减少，锆英砂价格或将在高位继续上行。（2）国内环保限产影响全国约

6、一半的氧氯化锆产能,氧氯化锆价格仍将持续提升。20年山东等地氧氯化锆产能由于环保不达标被限制生产，国内氧氯化锆供应出现短缺,价格快速上涨,最新成交价格15000元/吨,较年初90元/吨上涨52%,随着冬季城市取暖季限产即将来临，预计氧氯化锆环保限产仍将持续，氧氯化锆价格仍将上涨。作为生产企业投产纳米氧化锆，需要稳定的原材料来源以稳定产品的价格与质量,而锆英砂垄断性比较高,几大垄断巨头控制定价权。国内氧氯化锆生产受制于环保要求,大规模减产。所以投产纳米氧化锆需要稳定的原材料来源，以确保生产销售的稳定性。第四章纳米氧化锆的应用领域与市场分析预测纳米级复合氧化锆相比普通的复合氧化锆粒径更小,达到纳米

7、级别，其更高的附加使用价值及超百亿的市场规模正在被快速开发。据了解我公司预投产项目为纯纳米氧化锆,不需要添加氧化稳定剂,比现阶段市场产品是否具有更高的性能与开发价值尚需研发团队验证。现仅就纳米复合氧化锆应用领域具体列示如下:.义齿材料及人工关节纳米ZO2可明显提高陶瓷的室温强度和应力强度因子，从而使陶瓷韧性成倍提高。利用纳米ZO2制备的复合生物陶瓷材料具有较好的力学性能、化学稳定性、生物相容性，是一种很有应用前景的复合型生物陶瓷材料,尤其在齿科材料和人工关节等方面。（1）义齿材料氧化锆是理想的全瓷牙材料，但是我国在全球种植牙市场中只占据了约1%的市场。这并非是我国需求市场小,而是因为氧化锆全瓷

8、牙的高价格（约300/颗）造成了较低的市场渗透率。受益于我国经济发展,人民对全瓷牙接受程度及对口腔义齿重视程度的提高，以及我国加速老龄化的现状，假牙市场迎来高景气,氧化锆齿科材料潜在市场空间进一步扩大。根据之前 WO 公布的全球老龄化图表显示:2015 年 60 岁以上人口占比超过30%的国家只有日本一个,而到 50年，中国、欧洲大部分区域以及北美部分区域,60 岁以上人口占比都将超过 30%。受全球老龄化的推动,假牙需求和市场空间将进一步增长,根据中国产业信息网资料显示，全球 2020年假牙市场有望达到188 亿美元。 随着牙齿美观问题关注度和人均可支配收入提高，氧化锆陶瓷在齿科材料市场中的

9、渗透率有望进一步提升。在目前主要的齿科材料中,氧化锆陶瓷虽然在性能上具备诸多优势，但其售价较高,制约其市场渗透率。而随着国民收入水平不断提高，叠加氧化锆齿科材料生产工艺和技术的发展，生产成本的降低，未来氧化锆义齿占比将不断提升,根据齿科行业协会数据显示,1年我国义齿消费规模为57亿元，预计220年国内义齿市场规模将达到73 亿元,同时,氧化锆陶瓷在义齿材料中的渗透率有望进一步提高，乐观估计,国内氧化锆在义齿制作领域的市场空间将由 25年的15亿,增至02年将超20亿元。（2）人工关节ZrO2陶瓷于20世纪80年代中期开始应用于人工关节，由于氧化锆存在三种晶形,并且在晶形转化的时候会引起体积的变

10、化，从而使材料容易发生开裂，影响其作为人工关节的使用寿命。因此和齿类材料一样,纯的氧化锆也不能作为人工关节材料使用。为了提高氧化锆的稳定性,通过热处理和添加氧化稳定剂,如Y3、Ce、MO等，来稳定其晶体结构，使其在常温下能保持四方相,增强其机械强度。2氧传感器采用氧化锆制成的传感器有良好的导电性，在控制汽车尾气、电厂锅炉的燃烧上起到重要作用。汽车工业中在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的,氧化锆式氧传感器是基于氧化锆固体电解质的材料特性来检测尾气中氧浓度的，按检测空燃比数值的范围不同分为:窄型氧传感器和宽型氧传感器。窄型氧传感器即“传统氧传感器”，只能检测空燃比是大

11、于或小于17；宽型氧传感器即新式氧传感器，简称“空燃比传感器”，能检测的空燃比范围为23:11:，且检测精度高,不仅能使发动机实现稀混合气或浓混合气控制,而且喷油量的控制更加精确。氧化锆式氧传感器是目前最成熟，产量最大的一种氧传感器。是汽车排放控制系统中的关键部件之一，其信号输出特性直接影响发动机的燃油经济性和排放控制。一般一辆汽车配2个或多个氧传感器,每个传感器需纳米复合氧化锆粉体5-0g；由于环保要求和氧传感器的节油特性（通过提高燃油燃烧效率），发达国家一般5万公里左右进行更替。按照017年全球汽车产量0万辆计算，考虑部分替换需求，全球氧传感器年产量在亿支以上,消耗粉体1-200吨。4.3

12、汽车尾气净化催化剂助剂汽车尾气净化催化剂一般由三个部分组成:载体（董青石、氧化铝）、助催化剂（纳米涂层增大比表面积、同时作为储氢材料）、催化剂（一般汽油车位铂钯铑等,柴油车为钒钨钛等）。其中锆铈固溶体复合氧化物材料作为助催化剂使用,是十分重要的涂层材料。1升催化剂一般需消耗铈锆固溶体100g左右,每辆车的催化剂用量与排量相关，汽油车1L排量对应0.-L催化剂，柴油车1L排量对应2L催化剂。2017年全球汽车销量达到9700万辆；其中中国汽车产销量均超过28万辆大关。假设以700万辆车全部按照1排量汽油车、对应使用0.8L催化剂计算,铈锆固溶体年消费量7760吨。4.4光纤连接器陶瓷插芯纳米氧化

13、钇稳定氧化锆（Nn-YS）粉体,因其优异的力学性能、化学稳定性和极高的精密度等,可以用来制备光纤连接器的稀土结构陶瓷光纤插芯（精密针）和套筒,是光纤网络中应用面最广并且需求量最大的光纤无源器，是信息网络基础设施建设的重要组成部分。主要的光纤陶瓷插芯生产企业有中国的三环集团、深圳太辰、威谊光通和宁波韵升等企业，日本的damant、京瓷、大平洋、精工,韩国大源，台湾富士康集团等。中国的陶瓷插芯产量（含在华外资企业的产量）接近全球总产量的93。受益数据中心和电信网络的快速发展,技术的进步促进了光纤往更终端的用户迁移,近年来全球光纤连接器市场保持较快发展，预计消费纳米复合氧化锆1700吨，目标市场目规

14、模亿。4.5移动终端产品4.51手机背板领域市场空间预测根据最新数据显示，26年全球智能手机总销售量为147 亿部,同比 015 年增加 %，预计 207年手机出货量将达到1.3亿部， 同时预计未来 5 年全球手机市场将以每年3.8%的增速增长。目前在每块氧化锆背板中,原料氧化锆成本占比在35%左右，在目前良率下，氧化锆粉需求量为5020g/块，假设未来渗透率为10%,此时市场空间将达到9 亿元（手机销量市场渗透率原料成本）。而如果氧化锆陶瓷后盖发展乐观，例如在未来五年由于5G或 45G 技术商业化应用，陶瓷材料出现大规模的渗透,以及iphoe 或将采用陶瓷材料作为机身背板等。至 2021 年

15、假设渗透率达 28%，则氧化锆粉体在手机背板领域的市场规模将达到近 27 亿元。4.5手机指纹识别盖板市场空间预测手机指纹识别市场潜力巨大，目前比较成熟的方案有蓝宝石、涂覆式（coating）、陶瓷盖板以及玻璃四种方案。成本和性能方面，蓝宝石方案硬度高,耐腐蚀,但存在成本较高，抗摔能力不强的弱点，而涂覆式背面指纹识别方案由于涂层硬度不高，存在容易磨损和受汗水腐蚀等缺点,采用该方案的手机,使用一段时间后难免会有各种划痕出现。外观方面，涂覆指纹识别方案常用在手机的背面,且质感稍差，较容易破坏背面的整体美观。而蓝宝石盖板按压式指纹识别方案应用在手机的正面，将指纹放在正面不仅可以让手机的背面更为美观，

16、同时更符合用户的使用习惯和审美。 综上所述，正面指纹识别更受用户欢迎,但蓝宝石盖板材料价格高，又因其穿透性较差,适用蓝宝石指纹识别芯片价格也较高，同时由于其韧性稍差，厚度无法进一步做薄（目前最薄厚度为0.175m）,因此市面上又出现了氧化锆陶瓷和钢化玻璃两种蓝宝石盖板替代材料。钢化玻璃具备制作工艺简单，成本低等优点，但硬度远不及蓝宝石,容易被被更高硬度的细小灰尘磨花,介电常数、抗弯强度也较差,厚度无法进一步做薄（目前最薄厚度为0175），影响识别速度，不能算是理想的蓝宝石替代材料。氧化锆陶瓷材料介电常数是蓝宝石的3 倍，此特性使指纹识别更灵敏，成功率更高，又由于韧性高于蓝宝石3倍以上,氧化锆保

17、护层在保证抗摔强度下,目前最薄量产厚度低至0.m，而如果厚度做到和蓝宝石相同时，此时强度、抗摔性将显著优于蓝宝石。更重要的是,氧化锆的总成本却只有蓝宝石的 ,是替代蓝宝石高性价比方案。据统计，目前已发布的正面指纹识别方案的智能手机高达20多款，小米5、PO R9等旗舰手机都已经采用正面陶瓷盖板指纹方案，预计20年还有会有大量搭载陶瓷盖板指纹识别方案的手机发布，具体分析如下：指纹识别渗透率快速增长，预计 200年国内需求超过.4 亿组随着 2013 年苹果 Phn5S 在 me键上添加了指纹识别技术,手机的开机设置从数字密码、图形解锁逐渐演变成现有的指纹识别。26年6 月全球发布的智能手机共达到

18、 2 款,其中搭载指纹识别功能的智能手机达到 2 款,占比达到 7%。hoe7、小米 、三星 ay S、华为 等热销主流机型全部搭载指纹识别系统，1 年全年约40%的智能手机配备指纹识别。随着越来越多的手机厂商把指纹识别功能应用到智能手机上，预计未来 - 0 年内,指纹识别将成为智能手机的标配。到 020 年,预计国内指纹识别在智能手机中的渗透率能达到 75，国内指纹识别模组的需求将超过 3.4 亿组。指纹识别盖板主要起到保护的作用,同时还要具有良好的识别能力。指纹识别盖板的介电常数越高,信号强度越好,穿透能力就越强,识别也越灵敏。所以指纹识别的材质影响着指纹识别的解锁速度和用户体验。 氧化锆

19、盖板优势渐显，未来市场空间或超过14 亿。盖板材料的介电常数直接影响指纹信号的传播速度，通过数据对比可以看出氧化锆的介电常数最高,是蓝宝石的 3 倍，玻璃材料的 1 倍。所以氧化锆盖板的通讯性能更加优越,能更好地提升用户体验。莫氏硬度、抗折强度和断裂韧性反映了盖板的保护能力，通过对比可以看出氧化锆陶瓷的莫氏硬度为 5，硬度可以与蓝宝石媲美,其他两项指标明显优于其他材料盖板。从价格来看,三种材料的价格差距较大，蓝宝石的价格是陶瓷的两倍、玻璃的八倍,主要用于以苹果为代表的高端机型。目前玻璃盖板凭借价格优势受到中端机型的普遍青睐。随着氧化锆技术的不断突破和成本下降,越来越多地厂商开始关注陶瓷方案。盖

20、板用氧化锆市场空间测算-206021E全球手机出货量（亿台）4.17.7iOS（亿台）.52.59Andoid（亿台）12.5515.12指纹识别渗透率约0%80%陶瓷盖板渗透率不到10%0%盖板单价（元/片）3.2陶瓷盖板市场空间（亿元）/4所需氧化锆市场空间（亿元）4.354.5.3智能穿戴拉动氧化锆市场需求广阔智能穿戴设备是指对日常穿戴的事物进行智能化设计，而形成的可穿戴设备，例如智能手表、手环等。而随着电子技术发展，智能穿戴设备的生产成本降低，且功能更加丰富，开始逐渐流行起来。2017年全球可穿戴设备出货量为 024 亿部,并预测到21年全球可穿戴市场的规模将达到 2.37亿台。预计2

21、020 年纳米复合氧化锆在智能穿戴领域的市场空间将达到 8.5 亿元。根据目前ApWtch 的市场占有率统计,保守估计 17 年氧化锆在智能手表领域的市场渗透率在 50%左右，到 2020 年渗透率将达到 80%。其它可穿戴智能设备目前渗透率较低,估计在 2%左右,到 2020 年预计达到 2%。假设每件智能可穿戴设备所需的氧化锆陶瓷成本相同为50 元每部,并随着陶瓷外观件生产工艺发展,成本将逐渐降低。则预计至 22 年,氧化锆陶瓷在智能穿戴领域的市场空间将达到 25亿元。再结合氧化锆陶瓷外观件中原料成本约35左右,则对应氧化锆的市场空间为 8.75 亿元左右。4.6特种刀具陶瓷刀具在0世纪初

22、期即有使用,但因其脆性局限其使用范围。近年来，随着纳米复合氧化锆复合材料的进步，其韧性大幅改善。陶瓷刀从原有的航空航天等高科技领域开始扩大到工业陶瓷刀具，现在,已广泛应用于日常生活领域中。氧化锆可加工成各种刀具,氧化锆陶瓷刀片是利用属于非金属材料的特种陶瓷原料加工而成,由于控制了原料纯度和颗粒尺寸细化,并添加了各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能，同时通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增韧机理的协同作用提高其断裂韧性,使氧化锆陶瓷具有优异的性能，在具有传统金属刀具优点同时,还具有不生锈、健康、耐磨等优点，被誉为陶瓷钢。目前，目标市需要量000吨,市场规模7.5亿,家用氧化锆陶瓷刀有很

23、多品牌,包括德国双立人、日本京瓷，美迪亚MIDIA、金澳、苏泊尔等。.燃料电池固体氧化物燃料电池用锆基电解质是SFC中应用最为广泛，研究最多的电解质材料。立方稳定Z基电解质材料拥有极大的离子电导率,在高温下氧化和还原气氛中保持良好的化学稳定性，并且在很大的氧分压范围内具有纯的氧离子导电特性,同时具有很好的机械加工强度,可制作成致密膜电解质,因此其满足了固体氧化物燃料电池的几乎所有要求,成为制备SOFC电解质材料的首选,是固体氧化物燃料电池的核心部件。其电解质材料为钇稳定纳米氧化锆（YS）,正极为SZ表面镀i等金属，适用于中大型燃料发电项目。但固体氧化物燃料电池中的rO2基固体电解质运行温度太高

24、（100），存在材料会缓慢分解、相际扩散及金属连接材料腐蚀等缺点。因此，将其工作温度降低至中温范围（0-0）成为OFCs发展的方向。但YSZ电解质在60电导率仅为0.01cm，电解质电导率只有在005S/cm以上,才能实现SOFC的高功率密度,因此目前的YSZ电导率无法满足高功率密度燃料电池的要求。为了提高ZrO2基固体电解质材料电导率，科学工作者在ZrO的掺杂改性方面进行大量研究，并取得了显著成果。Sc2O3稳定的ZrO2（ScSZ）在氧化锆类固体电解质中显示了最高的电导率，并且其高温化学活性和热膨胀系数与Z相同,便于选用配套的电极材料,是SZ的重要替代材料。随着SOFC工艺发展的日趋成熟，

25、部分欧美厂家突破了cSZ的合成工艺，使ScSZ开始了SO电解质膜的商用化进程。目前,美、日等国采用稀土锆化合物作为电解质材料突破了SOC中温操作技术,加工和运行成本得以大幅降低,其商品化前景日渐明朗。全球ScSZ粉体的产量远远满足不了SOFC快速发展需求，供求短缺的矛盾日益凸显。4.8特种机械零部件陶瓷材料的脆性限制了其应用发展,纳米陶瓷是解决陶瓷脆性一种非常重要的途径。实验证明，可以利用r四方相相变为单斜相产生显微裂痕和残余应力对陶瓷进行增韧。当ZrO2颗粒在纳米级时转变温度可降到室温以下。因此纳米ZrO能够明显提高陶瓷的室温强度和应力强度因子,从而使陶瓷韧性成倍提高。特种超韧型纳米复合氧化

26、锆在轴承、轴套、阀球、壳体等领域有广泛应用。49耐火材料由于氧化锆的熔点高、导热系数低、化学性能稳定，所以常用做耐火材料。用纳米氧化锆制备的耐火材料优势更加显著，耐高温（使用温度可达2200）、强度高、绝热性能好、化学稳定性优，主要用于操作温度在200以上的环境中。第五章 纳米氧化锆应用方向分析用途目前规模/吨/年单价/万元吨目前规模/亿人民币所处阶段研磨材料60000-55成熟期涂料001-207.5导入期刀具6010-5.5成长期工业结构陶瓷30000-204.5氧传感器50040-075燃料电池电解质304001.5特种机械零部件1000030500人造牙齿、骨胳150050-101.2

27、光纤连接器170306汽车尾气处理助催化剂7050-804.5手机背板预计276手机盖板预计4.35可穿戴设备85.1导入期产品涂料、燃料电池电解质、手机背板、手机盖板处于导入期,处于这一时期的产品技术不成熟,生产规模较小，产品没有大规模的铺开,竞争不明显。我公司可以以这些产品做为纳米氧化锆研发方向，满足这些产品的生产需求,借助新行业的发展,推动我公司的发展。以下简要分析背板、盖板市场：21年6月,Phone7陶瓷版手机推出的传言被证伪，到小米5陶瓷尊享版手机的抢先推出，然而几个月后,小米5陶瓷尊享版悄然下架。可以分析有可能氧化锆陶瓷手机背板的生产在技术上还不完善。生产氧化锆陶瓷手机背板需要高

28、端复合纳米氧化锆粉体达到50纳米左右，制品断裂韧性至少达到12以上。对于做成厚度只有0.MM的手机背板，对陶瓷增韧技术要求非常更高。纳米氧化锆能否应用于手机背板,主要取决于手机背板的生产成本。而手机背板的生产技术及烧成率等是成本的至关重要的因素，目前来讲，对于氧化锆陶瓷手机背板的形成工艺，水基流延成型是呼声较高的，当然业内也有采用注射成型,溶胶-凝胶成型等工艺。烧结工艺与烧结设备关系比较大，目前国内外的陶瓷烧结炉厂家都在聚焦这个产业热点，比如瑞士的Quints echnlogies,还有国内的江苏前锦炉业、合肥高歌等企业。但是成品率不高的问题依然没有得到解决。鉴于通讯市场的繁荣，氧化锆手机背板

29、市场容量大，但目前市场技术不成熟,建议前期观望，等技术相对稳定时迅速进入。5.成长期产品刀具、工业结构陶瓷、特种机械零部件、人造牙齿、人造骨胳、光纤连接器、汽车尾气处理助催化剂,穿戴设备，经过最初的技术的发展，现阶段技术相对成熟，风险相对小，但做为原材料市场的供货商可能已与生产厂商建立了相对稳定的关系,介入现有的市场需要更强大的性能稳定性和价格优势,但因为相较于导入期的产品风险相对较小，建议可以进入该市场。5.3成熟期产品研磨材料、氧传感器产品已进入成熟期,进入成熟期的产品生产技术较成熟,已趋于标准化生产，市场销售增长速度较慢,市场竞争主要以价格竞争为主,如想要进入该市场,需要打造产品的优势与差异