中國粉體網(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)過多次相變而得到的。

礦化劑的作用

不論是振動磨、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，要制取粒度要求很嚴(yán)的高附加值α-氧化鋁，焙燒過程中控制原晶大小是一個關(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，可以說礦化劑在α-Al₂O₃煅燒過程中起到了畫龍點“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。但具體來講，不同礦化劑對原晶粒度的影響不同，有的明顯促進(jìn)原晶粒度的長大，有的具有良好的抑制晶粒長大的作用，而且，礦化劑對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是類似于蠕蟲狀，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，適合隧道窯等敞開的煅燒體系。

同時，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，在焙燒過程中可以更好地除去Na₂O，這是α-Al₂O₃中的鈉被鹽基置換出來，在1413℃時NaCl蒸發(fā)的結(jié)果。加入MgCl₂煅燒過的氧化鋁，雖然有部分氧化鎂同時進(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)，抑制晶粒長大所需要的形態(tài)轉(zhuǎn)化加入物。

中國粉體網(wǎng)將在鄭州舉辦“2021第四屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”。屆時，來自中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院的車洪生高工帶來題為《氧化鋁焙燒與水熱過程礦化劑作用機理與選擇》的報告。在報告中，車洪生高工將對礦化劑的作用機理以及礦化劑的選擇等進(jìn)行詳細(xì)的介紹。（鑒于當(dāng)前防控需要，原定于2021年8月13-14日在鄭州喆鵬酒店舉辦的“第四屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”將延期舉辦，計劃參會的單位可以聯(lián)系會務(wù)組，具體舉辦日期主辦方確定后將第一時間通知您�。�

專家介紹：

車洪生：1976年出生，中共黨員，高級工程師，中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，目前就職于中國鋁業(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)劃與審核專家之一，中國連續(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)或參與國家科技攻關(guān)項目三項，國家科技支持項目一項，河南省科技攻關(guān)項目一項。獲得省部級科技一等獎一項，二等獎四項，授權(quán)發(fā)明專利8項，核心期刊論文十余篇。

參考資料：

[1]劉偉.礦化劑對α-氧化鋁原晶形貌的影響及在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用

[2]趙紅軍.礦化劑及煅燒溫度對高溫氧化鋁性能的影響

[3]孫海濱等.不同礦化劑對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

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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