中國(guó)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(zhǎng)率預(yù)計(jì)超過(guò)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(diǎn)。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(lán)寶石晶體和鋰電池陶瓷隔膜，藍(lán)寶石晶體穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)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(lán)寶石的用量會(huì)大幅提高，5N 高純氧化鋁的需求量也會(huì)增加。此外，隨著藍(lán)寶石晶體用作 iphone 攝像頭玻璃，會(huì)帶動(dòng)藍(lán)寶石晶體在電子消費(fèi)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(jí)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(jī)械性能、熱性能和化學(xué)性能，還廣泛應(yīng)用于精細(xì)陶瓷、集成電路、稀土熒光粉、催化劑載體等領(lǐng)域。
1 精細(xì)陶瓷領(lǐng)域
因高純超細(xì)氧化鋁具有精細(xì)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(xì)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(jī)等粉碎裝置內(nèi)的易損件及成型機(jī)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(jī)械密封、滑輪及化學(xué)工業(yè)中閥門(mén)、流量計(jì)、噴射頭等；利用其穩(wěn)定性可制造精密過(guò)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(zhǎng)，同時(shí)，其電子性能如電絕緣性、介電常數(shù)、損耗因數(shù)等也能滿(mǎn)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(mǎn)足該需求，對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(hù)膜、電子器件的襯底等。
高純氧化鋁市場(chǎng)
高純氧化鋁的高中低端市場(chǎng)依次為：（1）高：鋰電池隔膜涂覆用的超細(xì)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(chǎng)需求層次（資料來(lái)源：智研咨詢(xún)）
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(rèn)可，國(guó)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(dá)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(guò)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(jià)格高，流程長(zhǎng)，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(diǎn)。如何低成本制備高性能高純氧化鋁粉體，是一項(xiàng)具有重要實(shí)際意義和廣闊應(yīng)用前景的研究。中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開(kāi)課平臺(tái)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(huì)”，來(lái)自中鋁山東有限公司研究院新材料研究所的所長(zhǎng)楊叢林將走進(jìn)本次粉體公開(kāi)課的直播間，給大家?guī)?lái)題為《4N-5N高純氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用》的報(bào)告。屆時(shí)楊所長(zhǎng)將向大家詳解4N-5N高純氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用、國(guó)內(nèi)外高純氧化鋁發(fā)展及現(xiàn)狀。
專(zhuān)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(zhǎng)、工程師、二級(jí)研究員。
長(zhǎng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，承擔(dān)山東省技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)，編撰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。主持公司級(jí)高純氧化鋁相關(guān)項(xiàng)目十余項(xiàng)，著力解決高純氧化鋁制備工藝實(shí)驗(yàn)室研究到生產(chǎn)實(shí)踐，再到應(yīng)用評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了4N-5N高純氧化鋁這一關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的國(guó)產(chǎn)化。
參考文獻(xiàn)：
【1】2019年中國(guó)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(guó)產(chǎn)替代是未來(lái)主流趨勢(shì).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(guó)礦業(yè)大學(xué)碩士論文.2020年.
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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