硅溶膠( Silica sol，mSiO₂·nH₂O) 是一種由不定形二氧化硅顆粒聚集并在水或有機溶劑中均勻分散的膠體溶液，外觀為乳白色半透明膠狀液體，粒徑一般在5～100 nm左右，硅溶膠中的二氧化硅顆粒表面含有大量的水和羥基，因此具有較大的反應(yīng)活性。因具有優(yōu)良的性質(zhì)和特點，硅溶膠現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于化工、材料、紡織、造紙、電子等工業(yè)。

在硅溶膠的諸多應(yīng)用中，用于半導(dǎo)體晶圓制造的CMP拋光液是有著極大增長空間的高端應(yīng)用熱點。根據(jù)Mordor Intelligence數(shù)據(jù)，2020年全球拋光液市場規(guī)模為13.4億美元，國內(nèi)市場規(guī)模為20億元，預(yù)計未來五年市場將持續(xù)快速增長。其中，磨粒約占拋光液原材料成本的50%-70%，而市場主流采用的磨粒種類就是硅溶膠，但遺憾的是，目前其核心材料制備技術(shù)被日產(chǎn)化學(xué)、阿克蘇諾貝爾、扶桑化工等海外巨頭壟斷，目前國內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)用多為藍寶石拋光液等成熟的中低端市場。

拋光液產(chǎn)業(yè)鏈

國內(nèi)企業(yè)一直未曾停止追趕國外龍頭、打破行業(yè)壟斷的腳步，近些年仍涌現(xiàn)一批沉下心研發(fā)，致力于實現(xiàn)高端硅溶膠產(chǎn)品國產(chǎn)替代的優(yōu)秀企業(yè)，其中，福建三邦硅材料有限公司是一家在硅溶膠領(lǐng)域深耕二十余年的老牌企業(yè)，伴隨著國產(chǎn)硅溶膠行業(yè)的成型發(fā)展，其蘊藏實力不可小覷。為了更深入了解如今國內(nèi)硅溶膠的發(fā)展現(xiàn)狀以及技術(shù)特點，小編前往福建福州，一窺這家踏實低調(diào)企業(yè)的神秘面貌。

三邦總經(jīng)理朱華建（左）、粉體圈總經(jīng)理孫柯（右）

福建三邦硅材料有限公司成立于1997年，座落于福州元洪投資區(qū)，建立有年產(chǎn)量達3萬噸的硅溶膠生產(chǎn)基地。三邦25年來，通過自主研發(fā)，目前已形成涉及5-150nm范圍內(nèi)的酸性、中性、堿性硅溶膠系列產(chǎn)品。其品牌系列硅溶膠以其穩(wěn)定的、優(yōu)質(zhì)的性能廣泛應(yīng)用于精密鑄造、涂料、電子行業(yè)、陶瓷、造紙、耐火材料、蓄電池、混凝土等相關(guān)行業(yè)中，在不斷發(fā)展中，還應(yīng)用于果汁、水處理等新興行業(yè)。在現(xiàn)代化精密表面加工、CMP加工等高要求行業(yè)，三邦硅溶膠也以其獨特的納米球形結(jié)構(gòu)和優(yōu)質(zhì)的流動性，成為拋光液的首選材料。

不同濃度的硅溶膠產(chǎn)品

據(jù)三邦總經(jīng)理朱華建介紹，國內(nèi)硅溶膠最早由國外引進用于變壓器硅鋼板，其后在精密鑄造領(lǐng)域擴大用量，三邦開發(fā)了在陶瓷拋光領(lǐng)域應(yīng)用的硅溶膠產(chǎn)品，擴充了其應(yīng)用市場。采用硅溶膠細拋，可填補陶瓷地磚表面的氣孔和微裂瑕疵，并在表面形成一層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米級保護層，起到高潔凈鏡面拋光的作用，同時具有持久的耐候性、抗磨性等功能。

硅溶膠具有諸多特性，使其廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，主要有以下特點：①具有較大的吸附性，硅溶膠中無數(shù)膠團產(chǎn)生的無數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙，在一定條件下能夠?qū)o機物及有機物具有一定的吸附作用；②具有較大的比表面積；③硅溶膠具有較好的粘結(jié)性，自身風(fēng)干即產(chǎn)生一定的粘結(jié)強度，但強度較小，如果將硅溶膠加入到某種纖維或粒狀材料中，然后干燥固化即可成為堅固的凝膠結(jié)構(gòu)，會產(chǎn)生較大的粘結(jié)性；④良好的耐溫性；⑤硅溶膠具有高度的分散性、較好的耐磨性和良好的透光性等，因此可以做良好的分散劑、防腐劑、絮凝劑、冷卻劑等等。

硅溶膠部分應(yīng)用行業(yè)

三邦硅材料生產(chǎn)的硅溶膠原液產(chǎn)品涵蓋高中低端各類型應(yīng)用，可依據(jù)客戶下游應(yīng)用需求調(diào)整酸堿度以及膠體顆粒的粒徑、純度、形貌等，其重點領(lǐng)域即為半導(dǎo)體領(lǐng)域的CMP拋光。據(jù)悉，三邦早在近20年前就開始涉足晶圓拋光領(lǐng)域，是國內(nèi)第一家供應(yīng)藍寶石拋光液的硅溶膠廠商，在CMP拋光液應(yīng)用領(lǐng)域有豐富的研發(fā)經(jīng)驗，公司十分重視檢測，是國內(nèi)率先投入大量資金引進顆粒檢測設(shè)備的硅溶膠企業(yè)，始終積極對標行業(yè)標準規(guī)范，以達到最佳產(chǎn)品品質(zhì)。

三邦硅溶膠產(chǎn)品電鏡圖

對于小編提出的國內(nèi)外各類型硅溶膠產(chǎn)品品質(zhì)差距較大的問題，朱總提到主要有以下兩方面的問題：

首先是生產(chǎn)工藝，三邦的硅溶膠生產(chǎn)工藝現(xiàn)在已更新到第三代，最早是以硅粉為原料的硅溶解法，以單質(zhì)硅與純水反應(yīng)來制備硅溶膠，這種工藝較簡便，適合大規(guī)模生產(chǎn)，但隨著各類新興市場的發(fā)展，對硅溶膠的品質(zhì)有了更高的要求，采用硅溶解法的產(chǎn)品性能很難達到高端領(lǐng)域標準，除非硅粉原料達到極高的純度，但相應(yīng)的，其成本提升也將是極為夸張，經(jīng)濟性較差。

硅溶解法工藝流程圖

如今國內(nèi)仍舊一些企業(yè)采用硅溶解法，但市場主流已發(fā)展到以水玻璃為原料的離子交換法，通過嚴格控制活性硅酸溶液的性質(zhì)，制備均勻性良好的晶種，二氧化硅晶核成核的過程控制決定了硅溶膠成品的品質(zhì)。三邦硅材料在此工藝的基礎(chǔ)上進行了改進，使晶粒成型度更佳，粒徑分布更均勻，能夠滿足高端CMP拋光液的需求。

常規(guī)離子交換法制備硅溶膠

還有個問題是原材料差距，雖然如今硅溶膠的產(chǎn)業(yè)成熟度較高，基本原材料國內(nèi)均可供應(yīng)，但一個顯著的問題就是原材料的純度問題，無機原材料受限于礦產(chǎn)資源本身的品質(zhì)以及提純技術(shù)，質(zhì)量參差不齊。三邦如今在高端產(chǎn)品的生產(chǎn)上已更換為有機硅源，然而在高純原材料的供應(yīng)上仍比較依賴進口，朱總提到，這是由于國內(nèi)的大化工產(chǎn)業(yè)普遍生產(chǎn)的是需求量大的通用品質(zhì)產(chǎn)品，而欠缺比較細分的高端精細產(chǎn)品，一些高純原材料的國產(chǎn)化替代仍任重而道遠。

另外，其他的諸如設(shè)備條件、生產(chǎn)車間的環(huán)境控制、質(zhì)量檢測、基于材料應(yīng)用原理的細分產(chǎn)品設(shè)計等，均對于硅溶膠產(chǎn)品的品質(zhì)影響深遠，不得不說，每一步都是細節(jié)。

通過與三邦硅材料的交流，小編對國內(nèi)硅溶膠的整體發(fā)展脈絡(luò)有了更清晰的認識，也對在該領(lǐng)域兢兢業(yè)業(yè)深研多年的三邦硅材料由衷敬佩，新材料的發(fā)展脫胎于一次次的嘗試與開拓創(chuàng)新，正是這種堅持到底的拼搏精神，讓行業(yè)始終保持蓬勃發(fā)展的生命力，不停向上攀升，未來值得期待。

粉體圈 小吉

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