解析小米MIX3彩色陶瓷著色工藝

2018年8月，小米MIX2S翡翠色的發(fā)布，開創(chuàng)了智能手機(jī)彩色陶瓷時(shí)代。此次小米MIX3在翡翠色的基礎(chǔ)上，增加了全新的寶石藍(lán)配色。此前陶瓷材質(zhì)手機(jī)在色彩選擇上相對(duì)單一，非黑即白。一方面是因?yàn)榧{米陶瓷材料的特殊性，傳統(tǒng)著色工藝無法滿足陶瓷的物理特性。另一方面，由于納米陶瓷材料在燒制過程中的不確定性，帶來巨大的時(shí)間金錢成本投入。

陶瓷著色工藝眾多卻無一可行

陶瓷材料加工周期長(zhǎng)、工藝難度大、成本投入高，在玻璃、金屬等傳統(tǒng)材質(zhì)上所使用的著色工藝幾乎都無法滿足陶瓷材料的著色需求。這就導(dǎo)致了長(zhǎng)久以來，陶瓷手機(jī)在顏色的選擇上相對(duì)單一，非黑即白。

如果要在陶瓷表面上色，也并非不可能。以鍍膜為例，在強(qiáng)化陶瓷材料表面鍍膜需要使用連續(xù)非導(dǎo)電真空電鍍，但易刮花耐久性較差，更為重要的是損失了陶瓷溫潤(rùn)如玉的質(zhì)感。

和鍍膜類似的還有表面覆釉，通過在強(qiáng)化陶瓷表面覆蓋一層有色釉料然后進(jìn)行燒結(jié)。不過由于強(qiáng)化陶瓷材料的特殊性，表面極為致密，目前行業(yè)內(nèi)尚無能夠吸附在納米氧化鋯表面的釉料。

而義齒常見的著色方法在陶瓷機(jī)身同樣難以滿足需求，陶瓷牙所使用的著色工藝是將素?zé)沾山菰谟猩芙庖褐?，通過浸泡滲透的方式進(jìn)行著色。但這種著色方式會(huì)導(dǎo)致陶瓷機(jī)身顏色不均，顏色滲透深度淺。

所以可以看到：在陶瓷表面著色無論是通過鍍膜、覆釉還是浸泡滲透等工藝都有著無法妥協(xié)的瑕疵存在，這就促使必須要在陶瓷基體本質(zhì)上著手，直接燒制彩色的精密陶瓷，但這條路也是滿布荊棘。

彩色陶瓷的“命門”：粉料和燒結(jié)

在彩色陶瓷研發(fā)的過程中，粉體制備配比和高溫?zé)Y(jié)過程至關(guān)重要，直接影響到彩色陶瓷機(jī)身的最終顯色效果。稍有出入，就會(huì)導(dǎo)致最終成品出現(xiàn)瑕疵，整批報(bào)廢。在工藝流程上，強(qiáng)化陶瓷材料從原料到成品需要數(shù)道主要工序：

粉體制備：原料經(jīng)過清洗、煅燒、球磨、提純制粒之后形成優(yōu)異的陶瓷粉體。

模壓成型：粉體注入金屬磨具，通過240噸壓力的四柱式液壓機(jī)加壓脫模得到素坯。

高溫?zé)Y(jié)：素坯經(jīng)過1400度高溫?zé)Y(jié)，粉狀陶瓷顆粒重新晶結(jié)為致密整體。

后道加工：對(duì)燒制完成的陶瓷背殼進(jìn)行數(shù)道CNC加工，拋光、打磨、開孔。

既然“外在”的著色方式行不通，能否通過改變“內(nèi)在材料”進(jìn)而讓陶瓷機(jī)身顯現(xiàn)不同的顏色呢？小米工程師不斷改良強(qiáng)化陶瓷工藝，在納米氧化鋯原料中注入陶瓷色料，不斷試色、調(diào)整色料比例。在顏色開發(fā)的過程中，每一次嘗試都需要重新進(jìn)行制備粉體、模壓成型、高溫?zé)Y(jié)以及CNC加工，少則十?dāng)?shù)天多則一個(gè)月。

礦物經(jīng)過數(shù)十道工序的萃取后還要經(jīng)過反復(fù)酸洗、堿洗、水洗、壓濾、煅燒、粉碎以及研磨等工序后，最終得到高純度的著色礦物。小米MIX3彩色陶瓷機(jī)身中添加的數(shù)種著色礦物需要先進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)100小時(shí)以上的研磨，以達(dá)到同氧化鋯顆粒相匹配的納米級(jí)顆粒，對(duì)其再進(jìn)行24小時(shí)以上的均勻混合進(jìn)而形成礦物著色粉體。此后將著色粉體注入高純度的納米氧化鋯顆粒中，經(jīng)過72小時(shí)以上充分混合，讓每一粒高純度氧化鋯顆粒和周圍都均勻散布著細(xì)小的礦物著色顆粒。最終經(jīng)過恒溫高速噴霧，形成顏色分布均勻的陶瓷粉體。

在燒制過程中，納米陶瓷顆粒在高溫下重結(jié)晶連結(jié)為致密的整體，這一過程會(huì)伴隨著空隙收縮，體積減小等各種形態(tài)變化。同時(shí)這個(gè)微觀的分子過程，在高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)完全屬于隨機(jī)、未知、不可控的狀態(tài)，也就是說對(duì)于燒結(jié)后的胚料強(qiáng)度和顏色是否達(dá)標(biāo)，都需要出爐后才可知道，一旦色料配方不對(duì)，這批陶瓷胚體將全部報(bào)廢。

不僅如此，不同的色料配方所需要的燒結(jié)溫度也不盡相同。即使是同一種色料配方，在燒制過程中，溫度的變化也會(huì)影響最終陶瓷成品所顯現(xiàn)的色彩。面對(duì)如此復(fù)雜的雙重變量，只有找到最合適的色料組合同時(shí)搭配最恰到火候的燒結(jié)溫度，才能得到色彩純正、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的彩色陶瓷成品。

從2016年小米5尊享版首次使用納米陶瓷材料以來，小米始終在嘗試不同于金屬、玻璃的材質(zhì)，無論是小米6尊享版的四曲面陶瓷，還是小米MIX的Unibody全陶瓷機(jī)身，再到現(xiàn)在小米MIX2S以及小米MIX3的彩色陶瓷機(jī)身，納米陶瓷材料已經(jīng)成為小米手機(jī)的一個(gè)獨(dú)特標(biāo)簽。雖然開發(fā)周期漫長(zhǎng)、成本投入巨大，但是小米還是希望嘗試帶給消費(fèi)者一些不一樣的東西。