氧化铝粉应用及其相应的改性方法
2020-12-18 17:42:01
氧化铝粉体有较高的熔点，出色的机械强度、硬度、高电阻率和导热性能，可广泛应用于如电子设备、结构陶瓷、耐火材料、耐磨材料、抛光材料等行业。下面简单介绍氧化铝粉几种应用及其相应的改性方法。按其改性目的可分为：促进烧结类改性；有利于分散和稳定类改性，改善颗粒表面湿润性。
一、促进烧结类的氧化铝改性
纳米氧化铝促进氧化铝陶瓷膜支撑体烧结，氧化铝陶瓷膜支撑体是由α-氧化铝粉制成的陶瓷坯体，再经过高温烧结而成的结构材料。α-氧化铝基本需要在1700℃烧结，能耗非常大，虽然可以通过添加一些低温原料实现降低烧结温度，但是低温烧结基本是采用液相烧结，液相物质堆积在氧化铝颗粒的颈部，强度不高，使烧结体的整体强度明显下降。纳米氧化铝促进烧结的原理是通过溶剂热法在氧化铝颗粒表面形成一层纳米级氢氧化铝溶胶，再经低温预烧在氧化铝粉体表面形成一层纳米氧化铝涂层，利用纳米氧化铝涂层的烧结促进氧化铝颗粒间的颈部长大，实现陶瓷膜支撑体烧结而不引入其他杂质。
河南长兴实业生产的陶瓷用氧化铝粉体
二、改善颗粒表面湿润性的改性
1.氧化铝粉颗粒增韧不锈钢基材料
陶瓷颗粒增强金属基复合材料是金属复合材料的研究热点。在耐腐蚀的不锈钢材料中加入稳定性好，高硬度，耐磨损耐腐蚀的氧化铝颗粒一方面可以弥补不锈钢耐磨性的不足，同时可以解决单一陶瓷体所带来的成型困难，脆性断裂的问题。但是烧结时的液相金属难以湿润氧化铝颗粒的表面，导致所复合材料未能达到预想的强度，通过预先对氧化铝颗粒进行表面粗化处理，再用化学沉积的方法在氧化铝颗粒的表面包裹了金属镍的表面改性方法，可以有效改善颗粒与基体材料的湿润性，提高复合材料的性能。
2.氧化铝粉复合高分子材料
氧化铝粉凭借高的绝缘性，耐热耐磨性广泛应用作高分子材料的填料，用片状的氧化铝粉填充于工程塑料中，有利于提高工程材料的抗压，抗冲击强度。但是，氧化铝粉与树脂也存在润湿性问题，因此在使用前需要用偶联剂对氧化铝粉的表面进行改性处理，使树脂能很好润湿氧化铝粉体的表面，从而提高高分子复合材料的性能。
三、有利于分散和稳定类改性
利用氧化铝粉制作特种陶瓷，采用湿法成型工艺比较常见。其特点是先将氧化铝粉分散在介质中，形成稳定的浆体后再通过注浆或者流延等成型工艺得到陶瓷坯体。但是随着特种陶瓷技术发展，为了提产品烧结性能，往往要求氧化铝粉体的粒径比较细。氧化铝是极性化合物，在介质中受范德华力，静电力，毛细管力，自身重力等因素的相互作用下，氧化铝细颗粒容易发生团聚，使陶瓷浆体的稳定性变差，最终导致成型后的坯体密度不均匀，烧成后产品力学性能不理想。在制浆的时候加入聚合物(如PAA)分散剂,研磨时聚合物包覆于粉体表面，最终使粉体颗粒间形成静电空间位阻效应，均匀稳定地分散在介质中。通过上述对氧化铝粉体的改性作用，在实际生产中得到良好的效果，已成为制备优质特种陶瓷的常见工艺。
由于本人水平有限，对氧化铝粉应用了解不太多，只涉及到陶瓷和磨料的方面的应用，可能还某些应用没了提到，这些未知的应用中可能会用到其他特别的改性方式，望同行多多提点指正。
编者：Merton