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【原創(chuàng)】講個笑話:氧化鋁沒有“高端產品”......


來源:中國粉體網   山川

[導讀]  誰說氧化鋁不高端

中國粉體網訊  據國際鋁業(yè)協會數據顯示,2023年中國氧化鋁產量累計達到8238萬噸,冶金氧化鋁占了90%以上,精細氧化鋁占比不到10%。冶金級氧化鋁用途單一,價格常年維持在三千多元/噸(近期才突破四千元元/噸大關),是國民經濟的最基礎的原材料之一。精細氧化鋁品種多,應用極為廣泛,是很多領域的首選材料。

          

于是,很多時候“原料來源廣”“隨處可見”“價格便宜”“制備簡單”成了氧化鋁的標簽,物以稀為貴嘛,這些標簽容易讓人誤解氧化鋁是一種低端材料。首先,小編認為這些標簽不能判定氧化鋁低不低端,倒是能說明氧化鋁在很多領域是一種性價比很高的材料。其次,哪怕從價格、技術含量、性能等方面看,氧化鋁也不乏“高端產品”,這些“高端產品”在半導體、航空航天等高精尖領域有著不可替代的作用。


氧化鋁纖維,國家重點需求材料

          

氧化鋁纖維主要成分為氧化鋁(Al2O3),輔助成分有SiO2、B2O3、MgO等。屬于高性能無機纖維,是一種多晶陶瓷纖維,具有長纖、短纖、晶須等多種形式。具有高強度、高模量、耐腐蝕等優(yōu)異性能。

              


榕融新材料氧化鋁纖維產品


Al2O3纖維的應用領域較為廣泛,Al2O3短纖維可與樹脂、金屬或陶瓷進行復合制備高性能復合材料,制造加熱爐、窯爐襯里及電子元件煅燒爐等工業(yè)用高溫爐Al2O3連續(xù)纖維增強復合材料具有高強度、高模量、高剛度等優(yōu)異性能,其基質不容易在使用過程中氧化和失效,同時具有優(yōu)異的抗蠕變性能,且在高溫下不會發(fā)生晶粒生長而導致纖維的性能下降,是國際公認的耐高溫熱端構件新一代主力材料,具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ还δ苄缘腁l2O3納米纖維除了具有上述性質外,還具有低導熱率、電絕緣性及比表面積高等優(yōu)異性能,在增強復合材料、高溫隔熱材料、催化過濾材料等方面應用廣泛。

          

氧化鋁纖維與氧化鋯纖維、碳化硅纖維、碳纖維等無機纖維皆是國家重點發(fā)展的軍備材料,屬國家重點需求材料。歐美發(fā)達國家將其作為戰(zhàn)略儲備材料,對我國進行技術封鎖,部分產品禁售,非禁產品進行高價、限量銷售。

          

我國早年因為人力和物力投入較少、相關技術發(fā)展滯后等原因,氧化鋁連續(xù)纖維的研發(fā)及生產技術水平與國際先進水平的差距較大。我國在耐高溫新材料領域起步較晚,幾乎從2000年之后才開始進行連續(xù)纖維的研發(fā),而部分發(fā)達國家在20世紀70年代已經實現量產。   

          

目前,我國在氧化鋁纖維方面已經實現國產替代。據了解,國內最早中試成功的是浙江歐詩漫晶體纖維有限公司,并建成了國內第一套氧化鋁纖維連續(xù)生產裝置;2015年魯陽節(jié)能實現了氧化鋁纖維針刺毯的量產。之后,山東東珩國纖新材料、莫綸集團、上海榕融新材料等企業(yè)也實現了產業(yè)化突破。


高純氧化鋁,

高端拋光用產品價格達100萬元/噸以上


高純氧化鋁(4N及以上)具有高純度、高硬度、高強度、耐高溫、耐磨損、絕緣性好、化學性能穩(wěn)定、高溫收縮性能適中等優(yōu)點,具有良好的燒結性能以及普通氧化鋁粉體無法比擬的光、電、磁、熱和機械性能,是現代化工附加值最高、應用最廣泛的高端材料之一。

          

目前,高端的高純氧化鋁主要用于鋰電池電極添加材料、固態(tài)電池電解質填料、半導體行業(yè)的晶圓研磨拋光等方面。

              


藍寶石氧化鋁拋光液,實物來源:蘇州納迪微

          

在半導體先進制程中的晶圓化學機械拋光(CMP)環(huán)節(jié),拋光液的性能是影響化學機械拋光質量和拋光效率的關鍵因素之一。拋光液主要由磨料、溶劑和添加劑組成,其種類、性質、粒徑大小、顆粒分散度及穩(wěn)定性等與最終拋光效果緊密相關。目前市場上使用最為廣泛的幾種磨料是SiO2、CeO2、Al2O3。SiO2拋光液選擇性、分散性好,機械磨損性能較好,化學性質活潑,并且后清洗過程處理較容易;缺點為在拋光過程中易產生凝膠,對硬底材料拋光速率低。CeO2拋光液的優(yōu)點是拋光速率高,材料去除速率高;缺點是黏度大、易劃傷,且選擇性不好,后續(xù)清洗困難。α-Al2O3硬度大、性能穩(wěn)定、不溶于水、不溶于酸堿,對于硬底材料如藍寶石、碳化硅襯底等卻具有優(yōu)良的去除速率。隨著LED藍寶石襯底、硅晶片的需求日益增長以及碳化硅半導體產業(yè)的興起,Al2O3拋光液在CMP中的應用顯得更為重要。

          

而據業(yè)內人士介紹,從國外進口的用于拋光行業(yè)并對產品指標有細致要求的高純納米氧化鋁,價格可高達100萬元/噸以上。  


球形氧化鋁,

“靠臉吃飯”的高端粉體


氧化鋁粉體顆粒的形貌會直接影響其在眾多領域的應用性能。相對于常見的不規(guī)則、纖維狀或片狀形貌的氧化鋁粉體顆粒,球形氧化鋁具有規(guī)則的形貌、更高的堆積密度、更小的比表面積與更好的流動性,廣泛用作導熱填充材料、拋光材料、催化劑載體、表面涂層材料等。


圖片來源:壹石通

          

其中,Low-α射線球形氧化鋁是一類具有特殊應用的高端球形氧化鋁。

          

在半導體器件中,天然放射性元素鈾會攜帶α粒子,當其被射入微電子器件靈敏區(qū)時,會發(fā)生單粒子效應,導致CPU運行異常,因此環(huán)氧塑封料(EMC)中α粒子含量對芯片穩(wěn)定運行具有一定影響。   

          

Low-α射線球形氧化鋁是一種具有低放射性的稀有氧化鋁粉體,其作為高端芯片的封裝材料可以避免金屬物質中α元素對電子器件造成干擾而導致的錯誤,從而避免出現藍屏或者死機等意外情況,因此對于安全性、保密性、精密性較高的電子產品中有特殊應用需求,例如國家安全部門的存儲服務器。

          

據壹石通公布的相關資料顯示,Low-α射線球形氧化鋁作為一種先進的芯片封裝材料,需同時兼顧控制α射線含量、球形化率、磁性異物含量、粒徑分布、導熱性、體積填充率等多項關鍵指標,技術門檻高,生產難度大,單位售價極高,一般不低于人民幣300萬元/噸,可算是“天價產品”。


小結

 

除以上幾類產品外,氧化鋁家族中還有很多令普通廠家可望不可及的高端產品,例如易燒結細晶Al2O3粉體、電子陶瓷用氧化鋁、勃姆石、3D打印用氧化鋁粉、氧化鋁陶瓷基板、高純氧化鋁精密陶瓷部件等等,這些產品在一定程度上也是市場上的稀缺貨。

          

參考來源:

[1]曾佳琪等.氧化鋁纖維的制備及其應用研究現狀   

[2]壹石通相關公告、粉體網


(中國粉體網編輯整理/山川)

注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權告知刪除


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作者:山川

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