中國(guó)粉體網(wǎng)訊  α-氧化鋁是氧化鋁各種變體中最穩(wěn)定的晶型，具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于航空、冶金、機(jī)械、電子、化工等領(lǐng)域。α-Al₂O₃、Al(oH)₃、碳酸鋁銨等前驅(qū)體在高溫下燒結(jié)，經(jīng)過(guò)多次相變而得到的。

礦化劑的作用

不論是振動(dòng)磨、球磨還是氣流磨制取α-氧化鋁微粉只能打散這些聚合體，很難破壞其原晶結(jié)構(gòu)，所以原晶大小制約了α-氧化鋁微粉加工的細(xì)度，要制取粒度要求很?chē)?yán)的高附加值α-氧化鋁，焙燒過(guò)程中控制原晶大小是一個(gè)關(guān)鍵工藝。而摻加礦化劑是控制α-Al₂O₃顯微結(jié)構(gòu)的有效方法，可以說(shuō)礦化劑在α-Al₂O₃煅燒過(guò)程中起到了畫(huà)龍點(diǎn)“晶”的作用。

不同領(lǐng)域?qū)Ζ?Al₂O₃顯微結(jié)構(gòu)的要求也不同。比如，晶粒細(xì)小的粉體表面能大，活性高，適合在低溫下制備高致密的燒結(jié)體。晶粒粗大的粉體，表面能小，活性低，適用于制備低燒收縮率陶瓷制品。

礦化劑的選擇原則

（1）能夠讓前驅(qū)體的化學(xué)鍵斷裂性能受溫度變化的顯著影響；

（2）能促進(jìn)前驅(qū)體離子成核；

（3）具有一定的分散性，粘度。

常用的幾類(lèi)礦化劑

煅燒α-Al₂O₃的礦化劑主要包括硼系、氯系、氟系等礦化劑。礦化劑在煅燒α-Al₂O₃過(guò)程中的作用主要表現(xiàn)在降低煅燒溫度、促進(jìn)α-Al₂O₃晶型轉(zhuǎn)化和降低α-Al₂O₃中氧化鈉含量。但具體來(lái)講，不同礦化劑對(duì)原晶粒度的影響不同，有的明顯促進(jìn)原晶粒度的長(zhǎng)大，有的具有良好的抑制晶粒長(zhǎng)大的作用，而且，礦化劑對(duì)α-Al₂O₃晶粒的形貌產(chǎn)生一定的影響。

氟化物

以AlF₃為例，將氫氧化鋁與AlF₃混合、高溫煅燒制備α-Al₂O₃。高溫煅燒過(guò)程中加入AlF₃后，氧化鋁相變溫度從1300℃降低至1150℃。

高溫下，AlF₃可與氧化鋁反應(yīng)生成AlOF，而AlOF又可分解成Al₂O₃和AlF₃，從而形成循環(huán)，增加了氧化鋁的蒸氣壓，使得α-Al₂O₃的形成由固相傳質(zhì)轉(zhuǎn)變成以氣相傳質(zhì)為主，適合回轉(zhuǎn)窯等封閉循環(huán)的煅燒體系。

可以看出，未添加礦化劑所得α-A₂O₃是類(lèi)似于蠕蟲(chóng)狀，添加AlF₃作為礦化劑可得片狀α-A₂O₃，且晶粒較大。

硼系

以硼酸為例，1200~1300℃下添加硼酸為礦化劑煅燒所得α-Al₂O₃，保持了三水鋁石假晶，其收縮率小、真比重大。硼酸與鈉離子反應(yīng)生成易揮發(fā)的硼酸鈉，有助于降低氧化鋁中的堿含量，適合隧道窯等敞開(kāi)的煅燒體系。

同時(shí)，添加硼酸為礦化劑，經(jīng)1300℃煅燒可顯著提高粉體中Al₂O₃的含量，降低粉體中Na₂O的含量和灼燒失量。

氯化物

加入少量的氯化鎂，在焙燒過(guò)程中可以更好地除去Na₂O，這是α-Al₂O₃中的鈉被鹽基置換出來(lái)，在1413℃時(shí)NaCl蒸發(fā)的結(jié)果。加入MgCl₂煅燒過(guò)的氧化鋁，雖然有部分氧化鎂同時(shí)進(jìn)入剛玉晶格中，經(jīng)顯微鏡觀察確定，呈極細(xì)的等軸晶狀的鎂鋁尖晶石，聚集在氧化鋁顆粒之間的接觸處。由于氧化鎂在氧化鋁中是以結(jié)合狀態(tài)存在，所以不會(huì)妨礙煅燒α-Al₂O₃的使用性能和產(chǎn)品特性。用氧化鎂純化工業(yè)氧化鋁，除降低Na₂O含量外，還可作為氧化鋁燒成制品調(diào)節(jié)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，抑制晶粒長(zhǎng)大所需要的形態(tài)轉(zhuǎn)化加入物。

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專(zhuān)家介紹：

車(chē)洪生：1976年出生，中共黨員，高級(jí)工程師，中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，目前就職于中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院。中鋁集團(tuán)“十三五”、“十四五”精細(xì)氧化鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與審核專(zhuān)家之一，中國(guó)連續(xù)化水熱法生產(chǎn)勃姆石首創(chuàng)者，鋰電隔膜涂敷用納米氧化鋁與勃姆石的先行者，MTCG技術(shù)的發(fā)明者。

先后承擔(dān)或參與國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目三項(xiàng)，國(guó)家科技支持項(xiàng)目一項(xiàng)，河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目一項(xiàng)。獲得省部級(jí)科技一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，二等獎(jiǎng)四項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利8項(xiàng)，核心期刊論文十余篇。

參考資料：

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[2]趙紅軍.礦化劑及煅燒溫度對(duì)高溫氧化鋁性能的影響

[3]孫海濱等.不同礦化劑對(duì)α-Al₂O₃顯微結(jié)構(gòu)的影響

[4]肖漢寧.氧化鋁粉體制備技術(shù)及其在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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