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简析高纯氧化铝粉体的应用领域
2017年07月21日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:6892
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高纯氧化铝具有多孔性、高分散性、绝缘性、耐热性等特点,优势特征为卓越的硬度、高亮度、隔电性(非导体)、超级耐磨损性和高耐腐蚀性的特性。

 

通常所说的高纯氧化铝是指纯度99.9%以上,且粒度均匀的超微粉体材料。一般而言3N的氧化铝粉体主要用于先进陶瓷,4N高纯氧化铝主要用于荧光粉,5N高纯氧化铝则广泛应用于蓝宝石晶体、锂电池隔膜、高级陶瓷、等离子显示屏(PDP)荧光粉及一些高性能材料等领域。

 

下文将对高纯氧化铝粉体的具体应用情况及其相关指标做简单说明。

 

1 高纯氧化铝粉体

 

一、高纯氧化铝的应用

1、氧化铝单晶蓝宝石的应用

氧化铝单晶作为一种优良透波材料,在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透过率,可以满足多模式复合制导(电视、红外成像、雷达等)的要求,在军事工业等领域被用作窗口材料及整流罩部件,在光电通讯领域作为重要的窗口材料使用。大尺寸蓝宝石单晶,其内部缺陷很少,没有晶界、孔隙等散射源,强度的损失很小,透波率很高,是目前透波部件的首选材料。

 

由于蓝宝石电绝缘、透明、易导热、硬度高,因此可以用来作为集成电路的衬底材料,可广泛用于发光二极管(LED)及微电子电路,从而替代高价的氮化硅衬底,制作超高速集成电路。

 

此外,蓝宝石可以做成光学传感器以及其它一些光学通信和光波导器件。如高温高压或真空容器的观察窗、液晶显示投影仪的散热板、有害气体检测仪和火灾监测仪的窗口、光纤通讯接头盒等

 

2、透明陶瓷。高压钠灯的荧光灯管等。

高纯氧化铝作为一种重要的透明陶瓷材料,其用途之一就是制造高压钠灯管。高压钠灯是一种发光效率很高的电光源,在钠蒸汽放电时会长生1000以上的高温,具有很强的腐蚀性,玻璃灯管根本就没法耐受,直到有了高纯氧化铝透明陶瓷,高压钠灯才得到实际应用。

 

 

2 透明陶瓷用于高压钠灯

 

透明高纯纳米氧化铝精细陶瓷不仅能透光,而且具有耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度、介质损耗小等性能,是一种优良的光学陶瓷,还可作微波炉窗等。

 

3、发光材料。是稀土三基色荧光粉、长余辉荧光粉、PDP荧光粉、LED荧光粉的主要原料。

 

高纯氧化铝应用与稀土三基色荧光粉的重要物质之一。三基色荧光粉是能通过放电较好产生红、绿、蓝三种颜色的发光物质,其发光效果比卤粉荧光灯应用价值更高。

 

3 led荧光粉可用于制作彩色LED

 

4、抛光磨料。制造玻璃、金属、半导体、塑料的磨料。

用于精密抛光用的高纯纳米氧化铝,杂质含量低,粒径小,具有抛光效率高、抛光光泽度高等特性,广泛应用于精密抛光工业,并能满足低杂质含量要求的产品的精密抛光要求。适合用于蓝宝石、玻璃、金属、半导体、塑料等材料的精密抛光,达到镜面效果,不易产生缺陷。

 

5、电池行业。锂电池陶瓷隔膜的主要原材料之一。

高纯纳米氧化铝作为陶瓷涂层涂到锂电池正负极间隔膜上,起到耐热,耐高温,绝缘的作用,从而可以防止动力电池因温度过高,隔膜熔化而短路。

 

陶瓷隔膜对氧化铝的性能要求:

1、粒径均匀性,能很好的粘接到隔膜上,又不会堵塞隔膜孔径。一般要求氧化铝的粒径为 0.5um左右。

2、氧化铝纯度高,不能引入杂质,影响电池内部环境,一般要求氧化铝的纯度大于99.9%,以99.99%为最佳。

3、氧化铝晶型结构一般要求α相,耐腐蚀能力强,保证氧化铝对电解液的相容性及浸润性。

 

4高纯超细氧化铝可用于电池隔膜涂覆

 

高纯氧化铝涂层是由纳米级高纯氧化铝粉、粘结剂、分散剂、CMC、水、等材料采用一定的配比,经过特定工艺制备而成的一种陶瓷浆料,在工业化生产中由大型涂布设备对锂电池基膜进行涂覆,使其具有耐高温性、高安全性、独特的自关断特性、低自放电率、循环寿命长等特点,引领了锂电池涂覆新趋势。

 

6、涂料。橡胶,塑料耐磨增硬剂

添加10-20%的高纯纳米氧化铝,制得的涂料能大大提高涂层耐磨性,抗刮擦性能,比传统的涂料耐磨性提高2~5倍。

 

涂料里面加了纳米氧化铝以后,能在油漆表面形成一层非常细密、均匀且非常坚硬的网状结构,保护着下面的聚合物漆层不受损坏,纳米油漆的防刻划性能比原来的油漆提高了3倍,广泛用于汽车油漆等。添加纳米三氧化二铝,能显著提高涂料的硬度,添加20%左右可以达到6-7H。不影响涂层的透明度。

 

 

5高纯纳米氧化铝可以作为高品质汽车油漆原料

 

7、其他用途。如活性涂层、吸附剂、催化剂和催化剂载体、真空镀膜、特殊玻璃原料、复合材料、生物陶瓷等。

 

二、高纯氧化铝质量指标对应用的影响

不同下游产品的应用对氧化铝粉体有着不一样的产品指标要求,下面将为大家简单解析,氧化铝粉体的各项指标对其相应下游产品的影响,下文将为大家简单举例分析。

 

1、氧化铝的粒度分布

绝大多数高性能的氧化铝粉体要求做到高纯超细、较窄的粒径分布和无硬团聚等。粉末状氧化铝粒径大小决定了其应用行业。比如3N的氧化铝粉体主要用于先进陶瓷,4N高纯氧化铝主要用于荧光粉。

 

2、杂质和微量元素含量

钠是氧化铝中的主要杂质,其次是微量杂质SiO2Fe2O3及其他痕量杂质。虽然高纯氧化铝中杂质含量较低,但也不能排除一些痕量杂质对高要求的产品品质造成影响。

 

在耐磨制品及陶瓷应用领域,氧化钠对氧化铝制品的机械强度和导电性有很大影响。一般情况下,Na2O的含量越高,导电率也就越高,氧化铝陶瓷及耐磨制品的电绝缘性能越差、机械强度也会降低。

 

此外,Fe2O3使陶瓷的烧结温度减少,给烧结作业带来困难。铁的化合物还会影响瓷坯的白度,降低陶瓷的冷热性能,降低陶瓷的电击穿强度和抗折强度。杂质SiO2化硅将以莫来石3Al2O3•2SiO2次级晶相存在,如果SiO2增加,次晶相增多,主晶相α-Al2O3含量就会减少,影响陶瓷的性能。

 

3、氧化铝的水份指标

大多数氧化铝应用行业对原料的水分都有要求,若原料水分超标,需要烘干才能使用,则导致材料的烘干时间增加,即能耗增加(烘干能耗、时间成本);若原料水分超标,不进行烘干就直接使用,会导致制品品质出现瑕疵。

 

所以,检测氧化铝的水份不仅可以控制成本,还可以提高制品的品质。目前,检测氧化铝的水份除可以采用烘箱,也可选用快速水测试仪,该仪器操作简单数据准确,检测速度快,采用的原理与国标干燥失重法一样,在行业内应用广泛。

 

氧化铝企业使用冠亚快速水分检测仪检测粉体产品水分

 

4、氧化铝的颗粒形貌。

不同应用需要不一样颗粒形貌的氧化铝粉体。比如球形微粉有良好的流动性和烧结特性,对于陶瓷制品流延成型极为有利;用于电子材料封装而言,球形的高纯氧化铝散热能力更好。对于珠光颜料而言则需要片状氧化铝。

 

作者:深圳冠亚水分仪 陈鹏


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