中國粉體網(wǎng)訊 微晶氧化鋁陶瓷是指以高純α-Al2O3粉為主要原料，經(jīng)陶瓷工藝制成的晶相晶粒尺寸小于6μm，并以剛玉為主晶相的氧化鋁陶瓷材料。
α-Al2O3粉體
α-Al2O3是氧化鋁的唯一熱穩(wěn)定相，其他大部分是由氫氧化鋁脫水轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定結(jié)構(gòu)的α-Al2O3時所生成的中間相，其結(jié)構(gòu)具有不完整性，在高溫下不穩(wěn)定性。微晶化是α-Al2O3發(fā)展的重要方向之一，其擁有高熔點、高硬度、機械性能好、耐蝕、絕緣等優(yōu)良特性。以制備先進陶瓷為例，當(dāng)微晶α-Al2O3用作陶瓷原料時，由于陶瓷內(nèi)晶粒、晶界尺寸都是納米數(shù)量級，而且晶界數(shù)量大，因此微晶氧化鋁陶瓷不僅具有氧化鋁陶瓷的一系列優(yōu)點，而且具有燒結(jié)溫度低、強度高、韌性好、耐磨性好、超塑性和使用壽命長等優(yōu)異性能。因此，比粗晶材料具有更大的應(yīng)用潛力。
微晶氧化鋁陶瓷通常是分為高純型與普通型兩種：
1.高純型微晶氧化鋁陶瓷
高純型微晶氧化鋁陶瓷是指Al2O3含量在99.9％以上的氧化鋁陶瓷材料，其燒結(jié)溫度高達1650～1990℃，透射波長在1～6μm范圍，利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕等性能，常用作高壓鈉燈燈管。
2.普通型微晶氧化鋁陶瓷
普通型微晶氧化鋁陶瓷按Al2O3含量不同可分為99、95、92、90、85瓷等品種（有時Al2O3含量在80％或75％者也被劃為普通氧化鋁）。其中，99氧化鋁陶瓷材料常被用于制作高溫坩堝、耐火爐管及其他特殊耐磨材料（如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片），在電子工業(yè)中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料，在化工行業(yè)常用于催化劑載體等；95、92、90氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨損材料與耐磨部件；85瓷中由于常摻入部分滑石，提高了電性能與機械強度，可與鈮、鉭等金屬封接，用作電真空裝置器件等。
微晶氧化鋁陶瓷的制備工藝
1.原料選擇
一般應(yīng)用于陶瓷工業(yè)的氧化鋁原料主要有工業(yè)氧化鋁和電熔剛玉。其中，電熔剛玉的礦物組成主要是α-Al2O3，純正的電熔剛玉呈白色，稱為白剛玉，熔制時加入氧化鉻，可制成紅色的鉻剛玉；加入氧化鋯時可制成鋯剛玉；電熔剛玉中含有TiO2則稱鈦剛玉。這一系列的電熔剛玉由于熔點高硬度大，是制造高級耐火材料、高硬磨料磨具的優(yōu)質(zhì)原料。
2.粉體制備
將氧化鋁粉按照不同的產(chǎn)品要求與不同成型工藝制備成粉體材料。粉體粒度在1μm以下，若制造高純氧化鋁陶瓷制品除氧化鋁純度在99.99%外，還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時，粉料中需引入粘結(jié)劑與可塑劑，一般為重量比在10-30%的熱塑性塑膠或樹脂，有機粘結(jié)劑應(yīng)與氧化鋁粉體在150-200溫度下均勻混合，以利于成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結(jié)劑。
微晶氧化鋁陶瓷材料制備工藝流程
3.加工成型
微晶氧化鋁陶瓷制品成型方法常采用的有：干壓、注漿、擠出、等靜壓（干法、濕法）、注凝、流延、熱壓鑄、離心注漿等。不同的產(chǎn)品，因其形狀、尺寸、造型復(fù)雜與精度各異，需要采用合理的成型方法。
4.燒結(jié)
就氧化鋁陶瓷而言，如果常壓下普通燒結(jié)必須燒至1800℃以上的高溫，熱壓20MPa燒結(jié)，在1000℃左右的較低溫度下就已致密化了。熱壓燒結(jié)技術(shù)不僅顯著降低氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度，而且能較好地抑制晶粒長大，能夠獲得致密的微晶高強的氧化鋁陶瓷，特別適合透明氧化鋁陶瓷和微晶剛玉瓷的燒結(jié)。此外，由于氧化鋁的燒結(jié)過程與陰離子的擴散速率有關(guān)，而還原氣氛有利于陰離子空位的增加，可促進燒結(jié)的進行。因此，真空燒結(jié)、氫氣氛燒結(jié)等是實現(xiàn)氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)的有效輔助手段。
有些微晶氧化鋁陶瓷材料在完成燒結(jié)后，尚需進行冷加工。由于微晶氧化鋁陶瓷材料硬度較高，需用更硬的研磨拋光磚材料對其作精加工，如SiC、C或金剛鉆等。通常采用由粗到細磨料逐級磨削，最終表面拋光，一般可采用小于1μm微米的Al2O3微粉或金剛鉆膏進行研磨拋光。此外激光加工及超聲波加工研磨及拋光方法亦可采用，有些微晶氧化鋁陶瓷零件還需與其它材料作封裝處理。
微晶氧化鋁陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域
非金屬礦深加工行業(yè)
目前全世界每年通過破碎和磨礦的非金屬礦物達數(shù)十億噸，需要大量微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)及其它各種研磨介質(zhì)。由于微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)優(yōu)良的耐磨性能以及高品質(zhì)陶瓷產(chǎn)品對研磨介質(zhì)的要求，未來微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)逐步取代其它研磨介質(zhì)將成為必然趨勢。
電子領(lǐng)域
微晶氧化鋁陶瓷具有優(yōu)異的絕緣性能和熱穩(wěn)定性，因此在電子電器領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于制造電子元器件、電路板、半導(dǎo)體封裝等。隨著我國電子工業(yè)特別是微電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對氧化鋁陶瓷基片的需求量不斷增大。
石油化工
微晶氧化鋁陶瓷，尤其是氧化鋁含量97%以上的微晶氧化鋁陶瓷在石油和天燃氣的鉆探設(shè)備上典型的應(yīng)用是作為噴嘴、閥座、調(diào)節(jié)裝置、泵配件、鉆頭配件等，可以在高壓、振動環(huán)境下，甚至在有酸和堿存在的情況下正常工作。
軍事領(lǐng)域
微晶氧化鋁陶瓷在軍事領(lǐng)域也有許多應(yīng)用，如作為飛機、車輛和人員的防彈裝甲。目前，國內(nèi)外已把高純微晶氧化鋁陶瓷作為高溫結(jié)構(gòu)的首選陶瓷材料，在軍用和民用領(lǐng)域進行重點的研究與開發(fā)。
燃煤發(fā)電領(lǐng)域
微晶氧化鋁磚和彎曲板成功地用作燃煤發(fā)電設(shè)備的內(nèi)襯，這種內(nèi)襯材料用于煤粉顆粒的高速供料、燒嘴、飛灰和殘渣的處理等，尤其是煤燃燒時產(chǎn)生的飛灰含有較高的石英及不同礦物和渣料成分，它們的磨蝕能力比煤粒還強。由于飛灰的成份不同，灰漿的pH值范圍很大（2.5～12），具有很強的腐蝕性。因此微晶氧化鋁制品可用作燃煤發(fā)電設(shè)備內(nèi)襯較為理想的材料。
小結(jié)
從微晶氧化鋁的特性及應(yīng)用來看，微晶氧化鋁陶瓷備受陶瓷研磨體行業(yè)的“青睞”，尤其在新型干法生產(chǎn)中的水泥粉磨系統(tǒng)和建筑陶瓷方面尤為顯著。在實現(xiàn)碳中和的大目標(biāo)背景下，氧化鋁陶瓷研磨產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化和擴大是必然，勢必為微晶氧化鋁研磨市場帶來更多機遇。
參考來源：
余明清：微晶氧化鋁陶瓷的制備、應(yīng)用與發(fā)展
張巨先等：高純微晶氧化鋁陶瓷的研制.真空電子技術(shù)
中國建材報：陶瓷研磨體為何選用微晶氧化鋁陶瓷
胥雯雯：不同微觀結(jié)構(gòu)氧化鋁微晶陶瓷顆粒的制備與表征
圣戈班官網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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