中國粉體網(wǎng)訊 “十四五”期間，隨著5G通訊、軌道交通及航天軍工等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，全球高純氧化鋁年需求平均增長率預(yù)計超過20%。
4N-5N高純氧化鋁的概念及應(yīng)用
高純氧化鋁為一種白色晶狀粉末，通常分為3N（純度99.9%），4N（純度 99.99%），5N（純度 99.999%）三種，高純氧化鋁具有燒結(jié)性能好、分散性能好、具有多孔性等特點。4N高純氧化鋁，主要應(yīng)用于節(jié)能燈行業(yè)、稀土三基色熒光粉。5N 高純氧化鋁用于制作藍寶石晶體和鋰電池陶瓷隔膜，藍寶石晶體穩(wěn)定性好、機械強度高、易于清洗，是理想的LED 襯底材料。在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求下，藍寶石的用量會大幅提高，5N 高純氧化鋁的需求量也會增加。此外，隨著藍寶石晶體用作 iphone 攝像頭玻璃，會帶動藍寶石晶體在電子消費品中的應(yīng)用。5N高純氧化鋁還應(yīng)用于鋰電池陶瓷隔膜領(lǐng)域，在隔膜表面涂覆納米級氧化鋁材料，可顯著提高鋰離子電池的耐高溫性能和安全性。
高純氧化鋁具有良好的機械性能、熱性能和化學(xué)性能，還廣泛應(yīng)用于精細陶瓷、集成電路、稀土熒光粉、催化劑載體等領(lǐng)域。
1 精細陶瓷領(lǐng)域
因高純超細氧化鋁具有精細的結(jié)構(gòu)、均勻的組織、特定的晶界結(jié)構(gòu)、高溫穩(wěn)定性和良好的加工性能、絕緣耐熱及可與多種材料復(fù)合等特性，以其為原料制成的精細陶瓷應(yīng)用廣泛。利用其耐磨及尺寸穩(wěn)定性，可制成陶瓷刀具、球磨體、粉碎機等粉碎裝置內(nèi)的易損件及成型機械、工具、量具、軸瓦等；利用其耐磨、表面光滑度及耐腐蝕性，可制成機械密封、滑輪及化學(xué)工業(yè)中閥門、流量計、噴射頭等；利用其穩(wěn)定性可制造精密過濾膜、蜂窩狀陶瓷器件等；利用其絕緣性可制造陶瓷多層板、電火花塞等。
2 集成電路陶瓷領(lǐng)域
氧化鋁陶瓷熱震性能好、熱膨脹系數(shù)低、絕緣性能好、耐熱沖擊性能好，在電子元器件中使用壽命長，同時，其電子性能如電絕緣性、介電常數(shù)、損耗因數(shù)等也能滿足需求，電學(xué)性能與基體材料的純度有關(guān)，高純氧化鋁在集成電路陶瓷中的應(yīng)用剛好滿足該需求，對純度要求逐漸提高。
3 稀土熒光粉領(lǐng)域
稀土熒光粉是常用的發(fā)光材料。稀土熒光粉由激活劑與基質(zhì)組成，前者是稀土元素，后者是氧化物或鹽。在工業(yè)中，高溫固相合成法是稀土熒光粉的主要生產(chǎn)方法，對于鋁酸鹽系的產(chǎn)品而言，需要用到高純(氫)氧化鋁。稀土熒光粉的用途廣泛，可分為燈用三基色熒光粉、白光LED 用熒光粉、顯示用熒光粉和長余輝熒光粉。用于照明的一般為前兩種，分為 CRT(陰極射線)熒光粉、PDP(等離子顯示)用熒光粉和液晶 CCFL(冷陰極熒光燈)用熒光粉。
4 催化劑載體領(lǐng)域
高純氧化鋁可用作催化劑載體，廣泛應(yīng)用于廢氣凈化方面，如化工、尾氣處理、煙氣凈化等。
5 其他領(lǐng)域
由于人造骨與肌體的生物相斥作用，高純氧化鋁具有良好的生物相容性，因此在制作人造骨、人造心、關(guān)節(jié)等材料中也有重要應(yīng)用；利用高純氧化鋁的高度絕緣性能，還可以制作高端的電路基板，用作各種敏感元件的保護膜、電子器件的襯底等。
高純氧化鋁市場
高純氧化鋁的高中低端市場依次為：（1）高：鋰電池隔膜涂覆用的超細高純氧化鋁；（2）中：LED襯底用高純氧化鋁。（3）低：集成電路、熒光粉等其他應(yīng)用。
高純氧化鋁市場需求層次（資料來源：智研咨詢）
生產(chǎn)技術(shù)分析
目前，以異丙醇鋁水解法生成的 99.99%以上的氧化鋁粉被廣泛認可，國內(nèi)有一些公司采用此方法生產(chǎn)高純氧化鋁粉，該方法原理如下：
在催化劑作用下，鋁和異丙醇發(fā)生反應(yīng)生成異丙醇鋁，提純后經(jīng)水解得到高純氫氧化鋁，焙燒后得到高純氧化鋁。提純又分蒸餾和精餾，其中精餾純度可以達到 99.999％，蒸餾的純度比精餾的低一些。異丙醇鋁水解法，由于雜質(zhì)含量低，該法可得純度在 4N 以上、粒度可小于 0.1μm 的氧化鋁產(chǎn)品。反應(yīng)過程如下：
該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品純度可調(diào)，能保證高純度氧化鋁的生產(chǎn)，但原料價格高，流程長，成本高，該方法所用的催化劑為HgCl2，具有一定毒性。
另外，高純氧化鋁生產(chǎn)工藝還有硫酸鋁銨熱解法、碳酸鋁銨熱解法、中和法、膽堿水解法、高純鋁活化水解法、結(jié)晶氯化鋁法等。
高純氧化鋁因其優(yōu)良的特性、廣泛的應(yīng)用，一直是眾多技術(shù)人員研究的熱點。如何低成本制備高性能高純氧化鋁粉體，是一項具有重要實際意義和廣闊應(yīng)用前景的研究。中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺將于2021年6月10日舉辦“2021高純氧化鋁粉體材料制備及應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)研討會”，來自中鋁山東有限公司研究院新材料研究所的所長楊叢林將走進本次粉體公開課的直播間，給大家?guī)眍}為《4N-5N高純氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用》的報告。屆時楊所長將向大家詳解4N-5N高純氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用、國內(nèi)外高純氧化鋁發(fā)展及現(xiàn)狀。
專家介紹
楊叢林，中鋁山東有限公司研究院新材料研究所所長、工程師、二級研究員。
長期在研發(fā)一線從事高純氧化鋁的生產(chǎn)工藝及新產(chǎn)品研發(fā)工作，具有豐富的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。作為項目負責(zé)人，承擔(dān)山東省技術(shù)創(chuàng)新項目1項，申請國家發(fā)明專利6項，編撰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項。主持公司級高純氧化鋁相關(guān)項目十余項，著力解決高純氧化鋁制備工藝實驗室研究到生產(chǎn)實踐，再到應(yīng)用評價的核心問題，實現(xiàn)了4N-5N高純氧化鋁這一關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的國產(chǎn)化。
參考文獻：
【1】2019年中國高純氧化鋁供需現(xiàn)狀及行業(yè)企業(yè)產(chǎn)能分布圖.產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng).
【2】2020年高純氧化鋁產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求仍增，國產(chǎn)替代是未來主流趨勢.新思界網(wǎng).
【3】陳湘根.工業(yè)鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁研究及工業(yè)應(yīng)用.中國礦業(yè)大學(xué)碩士論文.2020年.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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