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几种球形氧化铝的制备方法及应用
2019年03月21日    阅读量:17558     新闻来源:粉末登场    |  投稿

超细球形氧化铝具有耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、抗磨损、抗氧化、绝缘性好和表面积大等优异特性,广泛应用于冶金、化工、电子、国防、航天及核工业等高科技领域。目前,国内外市场对超细球形氧化铝的需求量年增长率不断增高。因此,进一步探索制备超细球形氧化铝粉体的新方法,具有非常重要的意义中国涂料在线coatingol.com

 

一、球形氧化铝制备方法


球形氧化铝的制备方法主要有溶胶-乳液-凝胶法、滴球法、均相沉淀法、模板法、气溶胶分解法、喷射法等。

 

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球形氧化铝制备方法对比表 


1、溶胶-乳液-凝胶法

溶胶-乳液-凝胶法是在溶胶凝胶法的基础上发展起来的。其主要工艺过程是利用醇铝水解,经过溶胶凝胶过程制备球形氧化铝粉体,整个水解体系比较复杂,其中溶解醇铝的辛醇占50%,乙腈溶剂占40%,分散水的辛醇和丁醇分别占9%和1%,并且用羟丙基纤维素作分散剂,得到了球形度非常好的球形氧化铝粉体。

 

溶胶-乳液-凝胶法由于采用了有机溶剂及表面活性剂,缺点是不利于氧化铝粉体的分离及干燥。


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均相沉淀法制备球形氧化铝SEM图

 

均相沉淀法优点是能够制备球形度非常好的氧化铝粉体,形貌均一,粒度分布窄。缺点是该方法局限性大,形貌形成机理尚不明确。

 

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5、气溶胶分解法

气溶胶分解通常是以铝醇盐为原料,利用铝醇盐易水解和高温热解的性质,并采用相变的物理手段,将铝醇盐气化,然后与水蒸汽接触水解雾化,再经高温干燥或直接高温热解,从而实现气-液-固或气-固相的转变,最终形成球形氧化铝粉体。气溶胶分解法关键是由雾化部分和反应部分组成的复杂的实验装置。


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气溶胶水解法的工艺流程图

 

6、喷射法

喷射法制备球形氧化铝的实质是在较短的时间内实现相的转变,利用表面张力的作用使产物球形化,根据相转变的特点又可以分为喷雾热解法、喷雾干燥法和喷射熔融法。

 

(1)喷雾热解法

喷雾热解法是以Al(SO4)3、Al(NO3)3和AlCl3溶液为原料,通过雾化作用形成球形液滴,经过高温热解生成球形氧化铝粉体。该方法热解过程需要900℃,耗能较大。

 

(2)喷雾干燥法

喷雾干燥法是先将铝盐溶液与氨水反应制成氧化铝溶胶,再将氧化铝溶胶在150-240℃下喷雾干燥,制备得到球形氧化铝粉体。该方法相比于喷雾热解法法,优点是:可减少能量的消耗。


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喷雾干燥法制备球形氧化铝粉体SEM图

 

(3)喷射熔融法

喷射熔融法是利用等离子焰直接将固体铝粉或氧化铝粉熔融,然后马上做退火处理,通过调节载气成分和直流电弧的功率可以控制球形化程度,并可以制备空心结构。


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等离子喷雾熔融法制备球形氧化铝

 

二、球形氧化铝应用


1、陶瓷添加剂

加入一定的纳米球形氧化铝粉体,可以有效的解决陶瓷由于低温脆性而应用范围窄的缺点,由此可以制成低温塑性球形氧化铝陶瓷;在常规陶瓷中添加5.0%的纳米球形氧化铝粉体可以有效的增加陶瓷的韧性,并且降低陶瓷的烧结温度。

 

2、复合材料  

纳米球形氧化铝粉体不仅可以用于合成新型的具有特殊性能的复合陶瓷材料,还可以用来制造人工牙齿和骨骼。


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纳米球形氧化铝粉体应用于陶瓷及复合材料

 

3、表面防护涂层     

球形氧化铝粉体粒子喷涂在金属、塑料等上,可以极大的提高表面的硬度、耐腐蚀性、耐磨性和防火性,可用于机械、刀具以及化工管道等表面防护。


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球形氧化铝应用于金属刀具表面防护

 

4、光学材料

纳米级球形氧化铝粉体对250nm以下的紫外光有很强的吸收能力,如果把几个纳米的球形氧化铝粉掺杂到稀土荧光粉中,可以利用纳米紫外吸收的蓝移现象来吸收掉有害的紫外光,而且还不会降低荧光粉的发光效率。纳米球形氧化铝可烧结成透明陶瓷作为高压钠灯管的材可以和稀土荧光粉复合作为口光灯管的发光材料,不仅降低成本而且延长寿是未来制造口光灯管的主要荧光材料。


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纳米球形氧化铝烧结成透明陶瓷高压钠灯管

 

5、半导体材料     

纳米级球形氧化铝粉体对湿度极为敏感,在温度传感器上有着极高的应用价值,可以被广泛应用于大规模集成电路的衬底材料。  


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纳米级球形氧化铝粉体集成电路的衬底材料

 

6、催化剂及其载体     

球形氧化铝粉体的比表面积大,颗粒表面有着极其丰富的失配键和欠氧键,在压成薄片时会含丰富的孔洞,孔洞率达30-40%,可制成多孔薄膜过滤器,以此制成的催化剂及催化剂载体的性能比目前使用的同类产品的性能要优越数倍以上。


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球形氧化铝粉应用于催化剂载体



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