片狀氧化鋁粉體的製備與應用

2020-12-01 雷蒙機

1、片狀氧化鋁粉體簡介

片狀氧化鋁粉體是近年來出現的一種性能優良的功能微粉材料，屬於α-Al2O3，具有明顯的鱗狀結構特徵和較大的徑厚比。目前，片狀氧化鋁晶粒的徑向尺度一般為5～50μm，厚度一般在100～500 nm之間，晶型發育良好的微粒還表現出規則的六角形貌。

片狀氧化鋁 圖片來源：網絡

通過人工方法合成的片狀氧化鋁微粉的徑厚比例可調，並且具有純度高，表面平整光滑，在水中分散性良好的優點。工業級的片狀氧化鋁粉體的粒徑大小可以達到微米尺寸，厚度更是達到了納米級或接近納米尺度。這不僅使它具有顯著的光線反射能力和屏蔽效應，還使其體現出了良好的表面活性和優越的附著力，現已廣泛應用於塗料、化妝品、拋光粉、汽車面漆、增韌陶瓷等領域。同時，由於其價格是冶金級氧化鋁的數十倍，片狀氧化鋁製備工藝具有巨大的研究意義。

2、片狀氧化鋁粉體的製備方法

（1）水熱（醇熱）法

水熱結晶是片狀氧化鋁早期的常用製備方法。Yasuo等將氧化鋁用球磨機研磨成亞微級顆粒（粒徑≤1μm），並將其在鹼液中進行水熱結晶，製備出厚度小於0.1μm的氧化鋁片晶。

儘管用水熱法製備出來的片狀氧化鋁粉體純度高，分散性好且具有較薄的平板狀結構和均勻優良的晶體形貌，但是水熱合成不僅周期長，而且在反應過程需要高溫高壓的反應釜，對設備有較強依賴，且晶體的相變溫度較高（＞400℃）。

（2）熔鹽法

熔鹽法的基本原理是將反應物在一定的溫度下溶於一種或多種低熔點的鹽中，在較低的溫度下合成出目標產物。熔鹽法製備粉體主要分為兩個過程：晶粒形成和晶粒生長的過程。

Nitaa等最先將熔鹽法用於片狀氧化鋁的製備，他們以硫酸鹽為熔鹽，以少量的二氧化鈦和磷酸鹽為添加劑誘導可溶性鋁鹽結晶，用反應製得的膠體在1200℃條件下煅燒5h，得到粒度大小3～22μm，厚度在0.2～0.5微米之間的片狀六角形狀粉體。

該法相對於常規固相法而言，具有工藝簡單、合成溫度低、保溫時間短、合成的粉體化學成分均勻、晶體形貌好、物相純度高等優點，但熔鹽法製備過程中，常會分解出有毒有害氣體，對煅燒設備有很大損害。煅燒後，熔鹽、粉體和坩堝形成複雜固體混合物，後續處理較為困難。

（3）溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是以可溶性鹽為鋁源(硫酸鋁或者氫氧化鋁)，在液相體系中水解縮合併結晶，經過乾燥處理後可以製得前驅體γ-Al2O3，再經高溫環境中燒結固化完成由γ相向α相轉變的過程。該法可以克服水熱工藝中需要高溫高壓的反應釜的缺點，因此對設備的要求較低，應用的也較為廣泛。其缺點是粉體粒徑分布較大，製備的原料價格不菲，有些還對環境有害。

（4）溶膠-塗膜法

溶膠-塗膜法製備片狀氧化鋁和溶膠-凝膠法製備高純超細的氧化鋁類似，該法首先將氧化物的前驅體製備成溶膠，然後將溶膠塗膜在光滑的基片上，將塗膜置於烘乾機裡烘乾後即可得到氧化物或者氫氧化物的薄片，進一步煅燒後即可得到所需的片狀氧化鋁粉體。

此法製備的產品易於控制各種工藝參數，例如粒度、厚度、化學組成等，此外所需的設備也比較簡單，操作較為容易，但是所得產品機械強度不高、粒度分布不均勻，要得到所需粒度範圍的產品還需要進一步篩選。

（5）機械法

機械法是將一定配比的粉末在機械力的作用下進行混合，一般採用球磨、攪拌磨、膠體磨、振動磨的方法，在長時間的運轉過程中，粉末在研磨介質的反覆衝撞下，經過反覆擠壓、冷焊及粉碎，成為彌散分布的超細離子的方法。

此法操作簡便、成本低，但是製得的粉體純度低，另外，機械力作用複雜多變，導致粉體結構不易控制，易產生相當數量的破碎片晶，拋光時可能導致刻痕和表面下的損傷。

希伯特等通過機械法採用溼磨的方式對原料進行研磨，製備出了晶體粒徑為3～20μm的片狀氧化鋁粉體，該法製備出的粉體分散性好，但仍有不少細碎片晶。溼磨的粉體通過沉降分級可以去除細小顆粒，得到的粉體可以作為微電子基片的拋光粉。

（6）碳分法

碳分法屬於鋁酸鈉的水解法，通常利用二氧化碳分解鋁酸鈉溶液，再添加適當的晶型控制劑，煅燒使氫氧化鋁分解並發生晶型轉變，並最終得到片狀ɑ-Al2O3。

（7）高溫燒結法

Kebbede等研究了添加二氧化鈦和複合摻雜二氧化鈦、二氧化矽製備的氧化鋁的顯微結構。在1450℃燒結2h的單摻雜二氧化鈦樣品，呈等軸晶狀，而雙摻雜的樣品，得到了片晶，但晶體粒徑分布不均勻，徑厚比也僅僅只有3.4。

3、片狀氧化鋁粉體的應用

（1）磨料拋光液

與常規的納米氧化鋁相比，平整光滑的片形表面對於被磨對象（如半導體矽晶片，智慧型手機外殼等等）來說不易劃傷，產品的合格品率可因此提高10%至15%。所以，片狀氧化鋁已經成為了高精密微電子行業，寶石加工業和金屬陶瓷行業的新寵。

圖片來源：網絡

（2）珠光顏料

片狀氧化鋁化學性能穩定，覆蓋面積廣，折射率高，並且其特有的光學性能使顏料能夠產生強烈的珠光效應，因此以片狀氧化鋁作為珠光顏料的基片材料，已經成為開發性能優越的珠光顏料的新熱點和行業經濟增長點。

圖片來源：網絡

（3）無機填充劑

片狀氧化鋁在工業生產中是一種不可缺少的填充劑，應用在功能陶瓷，塑料和橡膠製品中，可以增加硬度和剛度，並且能夠調節收縮性和熱膨脹係數。

（4）化妝品

片狀氧化鋁粒度分布窄，徑厚比大，化學性能穩定，表面光滑平整，在水中可以很好地分散開，最為重要的是，這種粉體無毒無味，因此也被廣泛應用於化妝品領域。片狀氧化鋁作為一種可以改良化妝品導熱性的添加劑，能夠優化化妝品的光澤度和色彩，而且由於它的粘附性較好，貼附在皮膚表面有著很好的舒適度。它有著優越的鋪展性和粘附性能，能夠有效的防止油脂分泌或皮膚出汗造成的粉妝脫落。

圖片來源：網絡

（5）功能塗膜

性能優越的片狀氧化鋁無團聚現象，且具有良好的附著力，易於與其他功能微粉相結合，製備成出各種前景誘人的新型功能塗膜。用於毛細管的氧化鋁塗層可以顯著提高其逆轉電滲流性能和目標分析的選擇性及穩定性能；用於隱形飛機的功能塗膜可以吸收電波以防止被雷達搜尋到；此外，氧化鋁塗膜還有阻隔紫外線，進行光催化等功能，因此在太陽能電板上也有著不錯的應用前景。

圖片來源：網絡

相關焦點

  • 關注超細氧化鋁粉體的形貌及特殊應用
    近年來隨著新材料越來越引起人們的關注，氧化鋁粉體的應用領域被進一步拓寬。到目前為止，根據用途已成功製備出的氧化鋁形貌有：棒狀、片狀、花狀、球狀、紡錘狀等。棒狀材料，作為一種一維材料，具有很多其他形貌所不具備的優勢,如具有高的介電常數、良好的熱力學性能、穩定的化學性能以及出色的機械性能，這些都使得棒狀氧化鋁成為人們關注的熱點，其形貌如下： 片狀結構氧化鋁粉體相對於其他形貌的氧化鋁粉體具有：熔點高、耐磨損、抗腐蝕、抗氧化等優異的物理化學性能。從其結構上看，片狀結構具有較小的厚度以及較大的直徑厚度比。
  • 什麼叫氧化鋁?
    氧化鋁材料用途之廣，用一句「到處都是氧化鋁」來形容都不為過。由於製備技術的進步，氧化鋁得到了各式各樣的形貌，如球形、六角片狀、立方體、圓柱體、纖維狀、花狀、捲曲狀等。由於材料的結構決定性質，性質決定用途，而納米材料的形貌屬於結構的一部分，因此納米氧化鋁的形貌對其性質和應用範圍有很大影響。最讓大家熟悉的納米氧化鋁形貌，莫過於球形和片狀等二、三維形狀，但提到納米氧化鋁，大家可能就比較陌生了。
  • 納米氧化鋁的製備方法
    納米氧化鋁的研究引起了國內外的高度重視，其赳備方法可以分為固相法、液相法和氣相法，表1為納米Al2O3粉體的製備方法。表1納米Al2O3粉體的製備方法1、固相法採用固相法來製備納米材料指的是一種從固相到固相的變化過程，最終得到的粉體與最初的原料可以是同一種物質也可以是不同物質。
  • 針狀、片狀等異形粉體有哪些性能評價指標?
    對於一般的超細粉體，我們默認為粉體在形態上大致是球形的，因此，粒度、純度、表面性能是評價粉體性能的三個重要方面。那麼對於針狀、片狀等異形粉體，還有哪些特殊的性能評價指標呢？1、微粒力學行為（粉體/氣體系）這裡所指的微粒力學行為是在粉體/氣體系中，載荷時問是幾分之一秒或更短些，在這種環境中粉體所表現出的形狀改變及其斷裂的性質。
  • 超細氧化鋁粉體有哪些高端應用領域?
    超細氧化鋁粉體是現代工業中不可缺少的重要材料，氧化鋁粉體超細微化後，其表面電子結構和晶體結構都發生了變化，產生了宏觀物體所不具有的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應，並具有高強度、高硬度、抗磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、絕緣性好、表面積大等優異的特性，目前已在生物陶瓷
  • 旬陽α氧化鋁粉現貨供應批發
    旬陽α氧化鋁粉現貨供應批發⑵原水PH值：當PH值大於5時，PH值越低，活性氧化鋁吸附容量越高。⑶原水初始氟濃度：初始氟濃度越高，吸附容量較大。⑶原水鹼度：原水中重碳酸根濃度高，吸附容量將降低。⑷氯離子和硫酸根離子。⑸的影響：活性氧化鋁對水中的有吸附作用，在活性氧化鋁上的積聚造成對氟，活性氧化鋁，離子吸附容量的下降，且使再生時洗脫離子比較困難。
  • 專家貼:高性能氧化鋁陶瓷發展現狀及應用解析 製備工藝技術全盤傳授!
    原標題：【SMM年會】專家貼：高性能氧化鋁陶瓷發展現狀及應用解析 製備工藝技術全盤傳授！、氧化鋁陶瓷產業鏈及製備　　一、氧化鋁陶瓷簡介　　氧化鋁陶瓷(alumina ceramics)是一種以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料——研究最早之一、應用最廣、產量最大。　　主要分為高純型：Al2O3含量>99.9%，燒結T高達1650-1900；和普通型(75-99%)：75瓷、85瓷、90瓷、99瓷等。
  • 煅燒氧化鋁粉
    煅燒氧化鋁粉，產品廣泛用於陶瓷釉料，油漆塗料，橡膠輪胎，玻璃，塑料等行業。煅燒氧化鋁粉， 以所述小原晶尺寸的煅燒氧化鋁為原料，混入PrNd合金微粉和組份微粉，混合均勻後噴霧造粒，然後篩選出粒徑為3-5毫米的顆粒經130-150Mpa的等靜壓成形後，放入容器中通入氧化碳與水蒸氣的混合氣體進行燻蒸2-3小時。
  • 專家貼:高性能氧化鋁陶瓷發展現狀及應用解析製備工藝技術全盤傳授!
    在上海有色網(SMM)、中國再生資源產業技術創新戰略聯盟共同舉辦的2020有色金屬行業年會暨長約嘉年華上，山東工業陶瓷研究設計院副院長程之強對高性能氧化鋁陶瓷發展現狀及應用、氧化鋁陶瓷產業鏈及製備工藝技術進行了全面講解。
  • 活性氧化鋁微粉的燒結特性以及在耐火材料中的應用
    1、活性氧化鋁微粉的燒結特性燒結過程是指在表面張力在不被忽略的情況下，顆粒之間產生物質的傳遞。其目的是使粉體之間產生粘結，從而使燒結體的強度增加，圖1為粉體燒結示意圖。一直以來，氧化鋁粉體憑藉其強度高、耐腐蝕性強、硬度大等特點在高溫領域被廣泛應用。但是，由於氧化鋁屬於離子鍵晶型，晶型大且結構穩定，因此必須提供一定的熱能才能夠實現燒結。而目前，細化原料顆粒是降低燒結溫度的主要方法之一。這是因為當粉體尺寸較小時，粉體的表面能和表面活性會較大。
  • 氧化鋁精密陶瓷的生產工藝
    氧化鋁精密陶瓷材質已不少見，這種精密陶瓷材料應用了氧化鋁的化學性質，但並不是將氧化鋁與陶瓷結合，這種氧化鋁陶瓷的材質與其他相同通途的不同材質相比，導熱性與延展性都有著很大的優勢。
  • 粉體表面改性方法
    粉體材料表面改性技術是伴隨現代新型複合材料的興起而發展起來的，對於現代有機（無機）複合材料、無機（無機）複合材料、塗料或塗層材料、吸附與催化材料、環境材料以及超細粉體和納米粉體的製備和應用具有重要意義。
  • 氧化鋁化學式是什麼?
    氧化鋁的化學式是：Al₂O₃ 應用上，氧化鋁纖維在航天、航空工業可作為絕熱材料使用；也可作為增強體用於製作鋁、鎂、鐵、鎳、銅、鈦以及其他各種金屬的合金；另外用氧化鋁纖維製備的隔熱襯護材料可以應用於1400℃以上的工作溫度，因此在鋼鐵工業、石油化工業、陶瓷製備業中的各種爐窯中都能得到廣泛應用。
  • 【會議報告】上矽所王士維:氧化鋁相關的透明陶瓷
    因此，透明陶瓷逐漸在照明技術、光學、特種儀器製造、電子技術及高溫技術、航空航天等領域獲得日益廣泛的應用。透明氧化鋁是第一個實現透明化的的先進陶瓷材料，並且得到了廣泛的應用，比如節能照明的高壓鈉燈及金滷燈電弧管，用於口腔矯正的正畸透明託槽、全周光LED透明氧化鋁陶瓷封裝基片等。
  • 淺談納米氧化鋁對氧化鋁陶瓷性能的影響
    氧化鋁陶瓷的價格低廉，生產工藝成熟，是目前產量最大，應用面最廣的陶瓷材料之一，主要應用於刀具、耐磨部件及生物陶瓷領域。此外，它還廣泛應用於能源、航空航天、化學化工電子等方面。但由於普通氧化鋁陶瓷的韌性低、脆性大，使其應用領域受限。此外，燒結溫度較高也是導致其應用受限的一大原因。
  • 氧化鋁球的特性和應用
    用作研磨拋光材料 用球形氧化鋁作為拋光磨料可以避免產生劃痕。 3. 用於石油化學工業 在石油化學業中，對氧化鋁載體的孔徑分布和孔結構提出了越來越高的要求，球形氧化鋁粉體可通過調整粒級配置來調控形成的催化劑載體顆粒的孔徑及其分布。 4.
  • 2019年全國氮化物粉體與陶瓷製備技術研討會
    應用較廣的有氮化矽(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)等，氮化物陶瓷憑藉其獨特的機械性能、化學性能、電學性能，在先進功能陶瓷和結構陶瓷領域具有廣闊的市場前景。 　　關注焦點一、氮化矽粉體與陶瓷高質量粉體是製造高性能陶瓷重要保證，作為製備高性能氮化矽材料所需的粉體必須具備：粒度分布窄，含鐵、鋁鈣等金屬雜質量低，含氧含量低。
  • 【行業動態】淺談納米氧化鋁對氧化鋁陶瓷性能的影響
    氧化鋁陶瓷的價格低廉，生產工藝成熟，是目前產量最大，應用面最廣的陶瓷材料之一，主要應用於刀具、耐磨部件及生物陶瓷領域。此外，它還廣泛應用於能源、航空航天、化學化工電子等方面。但由於普通氧化鋁陶瓷的韌性低、脆性大，使其應用領域受限。此外，燒結溫度較高也是導致其應用受限的一大原因。要想獲得較高硬度和結晶度的陶瓷材料，必須在相對較高的燒結溫度下進行燒結，這勢必導致能耗的提高。
  • 項目推介 | 一種氧化釔粉體及其製備方法
    產業領域：材料製備工藝技術名稱：一種氧化釔粉體及其製備方法本發明涉及一種氧化釔粉體及其製備方法，屬於一種材料製備工藝
  • 高附加值碳化硼粉體及其製品的製備技術創新
    碳化硼陶瓷由於具有質量輕、硬度高、耐腐蝕性強、耐磨損、耐衝擊、吸收中子性能等特點，在國防軍工、高技術工業、核電技術等領域具有廣闊的應用前景。在軍工領域，碳化硼是當今世界應用最為廣泛的防彈陶瓷材料。目前，日本和美國在高性能碳化硼產品的研究和開發方面走在世界的前列，高附加值碳化硼產品已經裝備在各個領域，而德國在碳化硼超細粉體的製備方面處於世界領先地位，比較著名的有H.C.Starck公司。