解析小米MIX3彩色陶瓷着色工艺

2018年8月，小米MIX2S翡翠色的发布，开创了智能手机彩色陶瓷时代。此次小米MIX3在翡翠色的基础上，增加了全新的宝石蓝配色。此前陶瓷材质手机在色彩选择上相对单一，非黑即白。一方面是因为纳米陶瓷材料的特殊性，传统着色工艺无法满足陶瓷的物理特性。另一方面，由于纳米陶瓷材料在烧制过程中的不确定性，带来巨大的时间金钱成本投入。

陶瓷着色工艺众多却无一可行

陶瓷材料加工周期长、工艺难度大、成本投入高，在玻璃、金属等传统材质上所使用的着色工艺几乎都无法满足陶瓷材料的着色需求。这就导致了长久以来，陶瓷手机在颜色的选择上相对单一，非黑即白。

如果要在陶瓷表面上色，也并非不可能。以镀膜为例，在强化陶瓷材料表面镀膜需要使用连续非导电真空电镀，但易刮花耐久性较差，更为重要的是损失了陶瓷温润如玉的质感。

和镀膜类似的还有表面覆釉，通过在强化陶瓷表面覆盖一层有色釉料然后进行烧结。不过由于强化陶瓷材料的特殊性，表面极为致密，目前行业内尚无能够吸附在纳米氧化锆表面的釉料。

而义齿常见的着色方法在陶瓷机身同样难以满足需求，陶瓷牙所使用的着色工艺是将素烧陶瓷浸泡在有色溶解液中，通过浸泡渗透的方式进行着色。但这种着色方式会导致陶瓷机身颜色不均，颜色渗透深度浅。

所以可以看到：在陶瓷表面着色无论是通过镀膜、覆釉还是浸泡渗透等工艺都有着无法妥协的瑕疵存在，这就促使必须要在陶瓷基体本质上着手，直接烧制彩色的精密陶瓷，但这条路也是满布荆棘。

彩色陶瓷的“命门”：粉料和烧结

在彩色陶瓷研发的过程中，粉体制备配比和高温烧结过程至关重要，直接影响到彩色陶瓷机身的最终显色效果。稍有出入，就会导致最终成品出现瑕疵，整批报废。在工艺流程上，强化陶瓷材料从原料到成品需要数道主要工序：

粉体制备：原料经过清洗、煅烧、球磨、提纯制粒之后形成优异的陶瓷粉体。

模压成型：粉体注入金属磨具，通过240吨压力的四柱式液压机加压脱模得到素坯。

高温烧结：素坯经过1400度高温烧结，粉状陶瓷颗粒重新晶结为致密整体。

后道加工：对烧制完成的陶瓷背壳进行数道CNC加工，抛光、打磨、开孔。

既然“外在”的着色方式行不通，能否通过改变“内在材料”进而让陶瓷机身显现不同的颜色呢？小米工程师不断改良强化陶瓷工艺，在纳米氧化锆原料中注入陶瓷色料，不断试色、调整色料比例。在颜色开发的过程中，每一次尝试都需要重新进行制备粉体、模压成型、高温烧结以及CNC加工，少则十数天多则一个月。

矿物经过数十道工序的萃取后还要经过反复酸洗、碱洗、水洗、压滤、煅烧、粉碎以及研磨等工序后，最终得到高纯度的着色矿物。小米MIX3彩色陶瓷机身中添加的数种着色矿物需要先进行长达100小时以上的研磨，以达到同氧化锆颗粒相匹配的纳米级颗粒，对其再进行24小时以上的均匀混合进而形成矿物着色粉体。此后将着色粉体注入高纯度的纳米氧化锆颗粒中，经过72小时以上充分混合，让每一粒高纯度氧化锆颗粒和周围都均匀散布着细小的矿物着色颗粒。最终经过恒温高速喷雾，形成颜色分布均匀的陶瓷粉体。

在烧制过程中，纳米陶瓷颗粒在高温下重结晶连结为致密的整体，这一过程会伴随着空隙收缩，体积减小等各种形态变化。同时这个微观的分子过程，在高温烧结炉内完全属于随机、未知、不可控的状态，也就是说对于烧结后的胚料强度和颜色是否达标，都需要出炉后才可知道，一旦色料配方不对，这批陶瓷胚体将全部报废。

不仅如此，不同的色料配方所需要的烧结温度也不尽相同。即使是同一种色料配方，在烧制过程中，温度的变化也会影响最终陶瓷成品所显现的色彩。面对如此复杂的双重变量，只有找到最合适的色料组合同时搭配最恰到火候的烧结温度，才能得到色彩纯正、强度达标的彩色陶瓷成品。

从2016年小米5尊享版首次使用纳米陶瓷材料以来，小米始终在尝试不同于金属、玻璃的材质，无论是小米6尊享版的四曲面陶瓷，还是小米MIX的Unibody全陶瓷机身，再到现在小米MIX2S以及小米MIX3的彩色陶瓷机身，纳米陶瓷材料已经成为小米手机的一个独特标签。虽然开发周期漫长、成本投入巨大，但是小米还是希望尝试带给消费者一些不一样的东西。