簡析 高純氧化鋁粉體的應(yīng)用領(lǐng)域
高純氧化鋁具有多孔性、高分散性、絕緣性、耐熱性等特點(diǎn)，優(yōu)勢特征為卓越的硬度、高亮度、隔電性（非導(dǎo)體）、超級(jí)耐磨損性和高耐腐蝕性的特性。
通常所說的高純氧化鋁是指純度99.9%以上，且粒度均勻的超微粉體材料。一般而言3N的氧化鋁粉體主要用于先進(jìn)陶瓷，4N高純氧化鋁主要用于熒光粉，5N高純氧化鋁則廣泛應(yīng)用于藍(lán)寶石晶體、鋰電池隔膜、高級(jí)陶瓷、等離子顯示屏（PDP）熒光粉及一些高性能材料等領(lǐng)域。
圖1 高純氧化鋁粉體
下文將對(duì)高純氧化鋁粉體的具體應(yīng)用情況及其相關(guān)指標(biāo)做簡單說明。
1、氧化鋁單晶藍(lán)寶石的應(yīng)用
氧化鋁單晶作為一種優(yōu)良透波材料，在紫外、可見光、紅外波段、微波都具有良好的透過率，可以滿足多模式復(fù)合制導(dǎo)（電視、紅外成像、雷達(dá)等）的要求，在軍事工業(yè)等領(lǐng)域被用作窗口材料及整流罩部件，在光電通訊領(lǐng)域作為重要的窗口材料使用。大尺寸藍(lán)寶石單晶，其內(nèi)部缺陷很少，沒有晶界、孔隙等散射源，強(qiáng)度的損失很小，透波率很高，是目前透波部件的首選材料。
由于藍(lán)寶石電絕緣、透明、易導(dǎo)熱、硬度高，因此可以用來作為集成電路的襯底材料，可廣泛用于發(fā)光二極管（LED）及微電子電路，從而替代高價(jià)的氮化硅襯底，制作超高速集成電路。
此外，藍(lán)寶石可以做成光學(xué)傳感器以及其它一些光學(xué)通信和光波導(dǎo)器件。如高溫高壓或真空容器的觀察窗、液晶顯示投影儀的散熱板、有害氣體檢測儀和火災(zāi)監(jiān)測儀的窗口、光纖通訊接頭盒等
2、透明陶瓷。高壓鈉燈的熒光燈管等。
高純氧化鋁作為一種重要的透明陶瓷材料，其用途之一就是制造高壓鈉燈管。高壓鈉燈是一種發(fā)光效率很高的電光源，在鈉蒸汽放電時(shí)會(huì)長生1000℃以上的高溫，具有很強(qiáng)的腐蝕性，玻璃燈管根本就沒法耐受，直到有了高純氧化鋁透明陶瓷，高壓鈉燈才得到實(shí)際應(yīng)用。
圖2 透明陶瓷用于高壓鈉燈
透明高純納米氧化鋁精細(xì)陶瓷不僅能透光，而且具有耐高溫、耐腐蝕、高絕緣、高強(qiáng)度、介質(zhì)損耗小等性能，是一種優(yōu)良的光學(xué)陶瓷，還可作微波爐窗等。
3、發(fā)光材料。是稀土三基色熒光粉、長余輝熒光粉、PDP熒光粉、LED熒光粉的主要原料。
高純氧化鋁應(yīng)用與稀土三基色熒光粉的重要物質(zhì)之一。三基色熒光粉是能通過放電較好產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種顏色的發(fā)光物質(zhì)，其發(fā)光效果比鹵粉熒光燈應(yīng)用價(jià)值更高。
圖3 led熒光粉可用于制作彩色LED
4、拋光磨料。制造玻璃、金屬、半導(dǎo)體、塑料的磨料。
用于精密拋光用的高純納米氧化鋁，雜質(zhì)含量低，粒徑小，具有拋光效率高、拋光光澤度高等特性，廣泛應(yīng)用于精密拋光工業(yè)，并能滿足低雜質(zhì)含量要求的產(chǎn)品的精密拋光要求。適合用于藍(lán)寶石、玻璃、金屬、半導(dǎo)體、塑料等材料的精密拋光，達(dá)到鏡面效果，不易產(chǎn)生缺陷。
5、電池行業(yè)。鋰電池陶瓷隔膜的主要原材料之一。
高純納米氧化鋁作為陶瓷涂層涂到鋰電池正負(fù)極間隔膜上，起到耐熱，耐高溫，絕緣的作用，從而可以防止動(dòng)力電池因溫度過高，隔膜熔化而短路。
陶瓷隔膜對(duì)氧化鋁的性能要求：
1、粒徑均勻性，能很好的粘接到隔膜上，又不會(huì)堵塞隔膜孔徑。一般要求氧化鋁的粒徑為 0.5um左右。 2、氧化鋁純度高，不能引入雜質(zhì)，影響電池內(nèi)部環(huán)境，一般要求氧化鋁的純度大于99.9%，以99.99%為最佳。 3、氧化鋁晶型結(jié)構(gòu)一般要求α相，耐腐蝕能力強(qiáng)，保證氧化鋁對(duì)電解液的相容性及浸潤性。 圖4 高純超細(xì)氧化鋁可用于電池隔膜涂覆
高純氧化鋁涂層是由納米級(jí)高純氧化鋁粉、粘結(jié)劑、分散劑、CMC、水、等材料采用一定的配比，經(jīng)過特定工藝制備而成的一種陶瓷漿料，在工業(yè)化生產(chǎn)中由大型涂布設(shè)備對(duì)鋰電池基膜進(jìn)行涂覆，使其具有耐高溫性、高安全性、獨(dú)特的自關(guān)斷特性、低自放電率、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)，引領(lǐng)了鋰電池涂覆新趨勢。
6、涂料。橡膠，塑料耐磨增硬劑
添加10-20%的高純納米氧化鋁，制得的涂料能大大提高涂層耐磨性，抗刮擦性能，比傳統(tǒng)的涂料耐磨性提高2~5倍。
涂料里面加了納米氧化鋁以后，能在油漆表面形成一層非常細(xì)密、均勻且非常堅(jiān)硬的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保護(hù)著下面的聚合物漆層不受損壞，納米油漆的防刻劃性能比原來的油漆提高了3倍，廣泛用于汽車油漆等。添加納米三氧化二鋁，能顯著提高涂料的硬度，添加20%左右可以達(dá)到6-7H。不影響涂層的透明度。
圖5 高純納米氧化鋁可以作為高品質(zhì)汽車油漆原料
7、其他用途。如活性涂層、吸附劑、催化劑和催化劑載體、真空鍍膜、特殊玻璃原料、復(fù)合材料、生物陶瓷等。
不同下游產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)氧化鋁粉體有著不一樣的產(chǎn)品指標(biāo)要求，下面將為大家簡單解析，氧化鋁粉體的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)其相應(yīng)下游產(chǎn)品的影響，下文將為大家簡單舉例分析。
1、氧化鋁的粒度分布
絕大多數(shù)高性能的氧化鋁粉體要求做到高純超細(xì)、較窄的粒徑分布和無硬團(tuán)聚等。粉末狀氧化鋁粒徑大小決定了其應(yīng)用行業(yè)。比如3N的氧化鋁粉體主要用于先進(jìn)陶瓷，4N高純氧化鋁主要用于熒光粉。
2、雜質(zhì)和微量元素含量
鈉是氧化鋁中的主要雜質(zhì)，其次是微量雜質(zhì)SiO2、Fe2O3及其他痕量雜質(zhì)。雖然高純氧化鋁中雜質(zhì)含量較低，但也不能排除一些痕量雜質(zhì)對(duì)高要求的產(chǎn)品品質(zhì)造成影響。
在耐磨制品及陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域，氧化鈉對(duì)氧化鋁制品的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性有很大影響。一般情況下，Na2O 的含量越高，導(dǎo)電率也就越高，氧化鋁陶瓷及耐磨制品的電絕緣性能越差、機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)降低。
此外，F(xiàn)e2O3使陶瓷的燒結(jié)溫度減少，給燒結(jié)作業(yè)帶來困難。鐵的化合物還會(huì)影響瓷坯的白度，降低陶瓷的冷熱性能，降低陶瓷的電擊穿強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。雜質(zhì)SiO2化硅將以莫來石3Al2O3?2SiO2次級(jí)晶相存在，如果SiO2增加，次晶相增多，主晶相α-Al2O3含量就會(huì)減少，影響陶瓷的性能。
3、氧化鋁的水份指標(biāo)
大多數(shù)氧化鋁應(yīng)用行業(yè)對(duì)原料的水分都有要求，若原料水分超標(biāo)，需要烘干才能使用，則導(dǎo)致材料的烘干時(shí)間增加，即能耗增加（烘干能耗、時(shí)間成本）；若原料水分超標(biāo)，不進(jìn)行烘干就直接使用，會(huì)導(dǎo)致制品品質(zhì)出現(xiàn)瑕疵。
所以，檢測氧化鋁的水份不僅可以控制成本，還可以提高制品的品質(zhì)。目前，檢測氧化鋁的水份除可以采用烘箱，也可選用快速水測試儀，該儀器操作簡單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，檢測速度快，采用的原理與國標(biāo)干燥失重法一樣，在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用廣泛。
圖6 氧化鋁企業(yè)使用冠亞快速水分檢測儀檢測粉體產(chǎn)品水分
4、氧化鋁的顆粒形貌。
不同應(yīng)用需要不一樣顆粒形貌的氧化鋁粉體。比如球形微粉有良好的流動(dòng)性和燒結(jié)特性，對(duì)于陶瓷制品流延成型極為有利；用于電子材料封裝而言，球形的高純氧化鋁散熱能力更好。對(duì)于珠光顏料而言則需要片狀氧化鋁。
