中国占全球稀土产量的7成,2025年以来中国持续加强稀土出口管制,部分稀土氧化物出口量大幅减少,海关总署数据显示2026年1-2月氧化钇、氧化镝、氧化铽、氧化镨的合计出口量同比减少93.8%。中信证券分析认为,中国加强稀土出口管制使得海外部分稀土氧化物短缺且价格大幅上涨,而先进陶瓷的生产离不开稀土氧化物,因此,过去主导高端陶瓷市场的日美厂商面临原料涨价乃至断供风险。这种状况的持续演绎有利于中国高端陶瓷厂商有望加速出海获取市场份额,迎来历史机遇期

稀土氧化物主要有氧化钇、氧化铈、氧化钪、氧化镧、氧化钕、氧化镝、氧化钐、氧化钬、氧化铒等,在先进陶瓷中掺杂少量或微量的稀土可以极大的改变陶瓷材料的微观结构、相组成、致密度、力学性能、物理化学性能及烧结性能。

稀土氧化物在电子陶瓷元器件(MLCC、HTCC、压电陶瓷、微波介质陶瓷)、陶瓷基板、半导体陶瓷部件、医疗陶瓷部件、固体氧化物电池电解质、陶瓷轴承、透明陶瓷等先进陶瓷领域发挥重要作用。

1. 电子陶瓷元器件

(1)MLCC

陶瓷配方粉是MLCC的核心原材料,占MLCC成本的20%~45%。稀土氧化物是MLCC介质粉体的重要掺杂成分,虽然占MLCC原料比重不到1%,却能起到调整陶瓷特性的重要作用,有效改善MLCC的可靠性,是高端MLCC用陶瓷粉体的研制过程中不可或缺的重要原料之一。

图 MLCC,来源宇阳科技

根据中国电子元件行业协会预测,预计到2029年,全球MLCC需求量约为58,920亿只,市场规模将达到1,326亿元。2025年我国MLCC的需求量及市场规模将小幅增长,分别达到36,070亿只和549亿元,到2029年,我国MLCC市场需求量将达到41,940亿只,市场规模达到672亿元。目前MLCC主要是由日、韩厂商所主导,中国台湾地区厂商紧随其后。前五大厂商占据接近八成的市场份额,其中高端产能集中在日系厂商。近年来,国产MLCC市场份额占比明显提升。

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(2)低温共烧陶瓷(LTCC)

5G/6G通讯等高频应用领域要求LTCC材料具有较低的介电常数,以及较低的介电损耗。在低介高频微晶玻璃LTCC材料制备中,稀土氧化物在熔融过程中能够起到澄清的作用,在冷却过程中,稀土氧化物会优先存在于晶界处,起到净化晶界和钉扎晶界的作用,提高晶界的稳定性,进而降低微晶玻璃的介电损耗。

(3)高温共烧陶瓷(HTCC)

常见的HTCC生瓷带有氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等。氧化铝基板添加稀土氧化物降低氧化铝陶瓷的烧结温度,并在一定程度上控制晶粒长大,从而制备出细晶、高致密度的陶瓷基板;氮化铝属于共价化合物,自扩散系数小,烧结致密化非常困难,通常需要使用稀土氧化物作为烧结助剂来促进烧结。

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4微波介质陶瓷

微波介质陶瓷是一种在微波频段电路中作为介质材料的新型功能电子陶瓷,可以制成介质谐振器、双工器、介质滤波器等微波元器件,应用于移动通讯、卫星通讯军用雷达和卫星定位导航系统等领域。稀土元素的掺杂可改善微波介质陶瓷的烧结性、致密度以及介电性能。

图  微波介质陶瓷元器件,来源:南京以太

5)压电陶瓷

在压电陶瓷通过添加La2O3、Sm2O3、Nd2O3等稀土氧化物,可明显改善压电陶瓷的烧结性能并利于获得稳定的电学性能和压电性能。经稀土改性的压电陶瓷,现已在高压发生器、超声发生器、水声换能器等装置中得到广泛应用。

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2.陶瓷基板

 

常见的陶瓷基板材料有氧化铝、氮化铝、氮化硅等。在陶瓷基板的致密化过程中,常将稀土化合物为烧结助剂添加到原料粉体中。稀土化合物的加入能够在较低温度形成液相,促进坯体致密化并去除氧杂质,同时其第二相在还原作用下可减少甚至去除从而进一步净化晶界,提高热导率和抗弯强度。

氮化铝陶瓷基板来源:福建华清

3.半导体陶瓷

氧化钇在半导体工业中是极关键的陶瓷材料。氧化钇环可被用于任何通过电容耦合、感应耦合、微波、磁控管或其它技术产生等离子的等离子室中除了蚀刻以外,氧化钇环还可被用于用于等离子PVD、CVD、离子注入等的室中。此外,氧化钇还可作为等离子体刻蚀设备腔室的保护涂层。

图 氧化钇电极环,摄于三环展台

静电吸盘又称静电卡盘,广泛应用于半导体核心制程中,是离子注入、刻蚀、气相沉积等关键制程的核心零部件之一。静电吸盘的主要成分为氧化铝陶瓷,添加具有增加的氧晶格缺陷的稀土复合氧化物可以提高界面反应性,从而有效地与氧化铝或晶格氧的界面反应,使得复合氧化物可以沿氧化铝的晶界形成(即导电晶相沿氧化铝的晶界形成),降低静电吸盘的导电性。

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4.医疗陶瓷

口腔全瓷修复材料由于具有优越的美学性能、生物相容性和机械性能,已成为口腔临床修复最常用的材料之一。口腔氧化锆陶瓷以3%氧化钇稳定的四方氧化锆3Y-TZP最为常用主要用于基台、前后牙单冠、桥以及多单位固定桥基底的制作。

图 氧化锆瓷块

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5.固体氧化物燃料电池SOFC

SOFC具有能量转换效率高、燃料适应范围广、产物环保无污染等一系列优点,被誉为21世纪最有发展前景的新能源技术。SOFC电解质材料有钇稳定化氧化锆(YSZ)、钪稳定氧化锆(ScSZ)

图 电解质来源:长沙嘉热

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6.陶瓷轴承

氮化硅球轴承应用于高速机床电主轴高速轴承、航空航天发动机、风力发电机轴承、汽车发动机轴承、机器人等设备用轴承中,可胜任高腐蚀性、高温等各种复杂恶劣的工况。添加稀土材料作为烧结助剂可提升氮化硅陶瓷的致密度、强度、断裂韧性、硬度、热导率等。

图 氮化硅陶瓷轴承来源中材高新

7.透明陶瓷

在透明陶瓷原料中加入不同的稀土元素,可应用于不同的场景,例如加入钕离子,可以制作透明激光陶瓷;加入铈离子,可以制作效率更高、热稳定性更好的荧光陶瓷。常见透明陶瓷包括氧化钇、钇铝石榴石(YAG)、掺铈钆镓铝石榴石(GAGG)、硫氧化钆(GOS)等,广泛应用于高端闪烁体、激光晶体、发光材料和红外窗口材料,特别是在医疗成像探测器中应用广泛。

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作者 ab, 808