改性会议：2025年功能粉体表面改性技术应用创新发展大会将于11月8日在南京召开，报名请联系冯经理18301216601，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙、方解石粉、硅微粉、滑石、重晶石、硫酸钡、硅灰石、高岭土、膨润土、云母、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、电气石粉等；功能性粉体企业：氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、钛白粉、白炭黑、氧化铁红、珠光云母、导热填料、氧化锌、勃姆石、粉煤灰、碳化硅、玻璃微珠、铝粉、铜粉、纳米粉体等；硬脂酸、偶联剂等药剂和改性设备企业；塑料、橡胶、涂料等粉体材料下游应用企业。
高纯超细氧化铝粉体一般指代纯度在4N（99.99%）及以上、颗粒直径（D50）≤1.0µm的氧化铝粉体。
氧化铝粉体超细微化后，其表面电子结构和晶体结构都发生了变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，并具有高强度、高硬度、抗磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘性好、表面积大等优异的特性，目前已在生物陶瓷、精密陶瓷、化工催化剂、稀土三基色荧光粉、集成电路芯片、航空光源器件等方面得到了广泛的应用。
大规模工业生产的高纯超细氧化铝粉体多出自美、日、欧等国大型国际企业。目前，日本已形成以住友化学工业公司、昭和电工公司、昭和轻金属、新日本化学工业、日本轻金属公司、日立化学、大明化学等为核心的高端氧化铝粉体生产企业和以三菱、索尼、松下等为核心的下游应用企业。
1、高纯超细氧化铝粉体制备技术
目前，高纯超细氧化铝粉体主要制备方法有气相法、液相法及固相法等，其中液相法是应用最多的一种方法。
（1）气相法
化学气相沉积法（CVD）是制备纳米氧化铝常用的一种气相法，该方法利用氯化铝和水蒸气在反应室中反应生成氧化铝纳米粉体。
常见的CVD方法包括火焰CVD、激光热解CVD等方法，其优点是只要控制反应气体种类和气体浓度就能够有效改善高纯超细氧化铝粉体的团聚情况，所制备的氧化铝粉体粒径小、比表面积大、纯度高，其最终产品纯度超过99.6%，重金属含量一般低于常规检测方法的检测下限；缺点是产率低，且粉末的收集较困难。
（2）液相法
液相法是将铝盐溶解到一定的溶剂中，通过蒸发、升华、加入沉淀剂、水解等方法使溶质和溶剂分离，得到一定形状和大小的颗粒，即制备Al2O3粉体的前驱体，最后将前驱体加热分解即可得到α-Al2O3。
首先，铝元素以离子的状态存于溶液中，可通过硫酸铝、仲丁醇铝、偏铝酸钠等铝盐溶解于水溶剂或三氯甲基、乙醇、甲苯等有机溶剂中。随后，可选择通过铝盐的水解、蒸发等方法或者选用碳酸铵、氢氧化钠、尿素、硫酸等沉淀剂使铝离子以共价氧化物形式沉积析出。最后，将沉淀物洗涤干燥或经过高温煅烧得到所需的氧化铝晶型。
由于这种方法最终不可避免地将前驱体烧结得到高纯氧化铝粉体，因此得到的粉体会发生团聚，所得到的粉体往往需要研磨以去除团聚。
目前，液相工业生产高纯氧化铝主要采用喷雾热解技术、醇盐水解法、改良拜耳法、溶胶-凝胶法、醇铝法等。
喷雾热解技术：又称火焰喷雾热解技术，是一种基于超声波产生微米大小的气溶胶液滴并在400℃～800℃下加热分解制备超细氧化铝粉体的方法。由于蒸发、沉淀、干燥和分解是在多个独立阶段中分步实现的，因此，可以通过控制各步骤的工艺参数（如停留时间、分解温度）来调控生成颗粒的大小、形态、化学成分等物理化学性质。
醇盐水解法：通过合适的水溶性铝盐，按化学计量配制成溶液，再选择一种可与金属离子反应生成沉淀的沉淀剂，最后将沉淀物加热脱水即可得到超细粉体。这种方法具有粉体纯度高、粒径均匀以及反应温度低、生产设备简单、生产效率高、适用于工业化生产等优点，但是存在对生产工艺要求严格、技术条件不易控制、产品稳定性较差，且生产过程排出大量的废气污染环境的缺点，常见的醇盐水解法包括免硫排放的硫酸铝铵法和碳酸铝铵法等。
改良拜耳法：拜耳法是最为常见的氧化铝粉体液相制备法，改良拜耳法主要对制取的氢氧化钠和脱钠进行了改良，对铝酸钠进行脱硅、脱铁等，对分解条件进行调控后，得到高纯氢氧化铝，其过程中氢氧化铝析出缓慢，有效减少了异常晶核的出现，同时减少了钠、硅杂质的混入，最后经过高温煅烧、研磨等过程制得高纯氧化铝。改良拜耳法的优点是所用原料廉价易得，制备过程无污染；缺点是工艺复杂、效率低、能耗高等。改良拜耳法中净化铝酸钠溶液是影响产品最终杂质含量的关键步骤。
溶胶—凝胶法：合成纳米氧化铝的简单有效方法。与沉淀法最初转化为溶胶和凝胶不同，铝盐和高纯度的胺或铵盐溶液经过水解或者聚合作用形成前驱体凝胶，在经过醇洗、陈化最后煅烧后得到氧化铝粉体。此方法具有粉体均匀性好、化学纯度高等优点，但是也存在着工艺复杂、制作成本高，需要精准控制体系的反应物浓度和pH值等缺点。
醇铝法：属于醇盐水解法的技术迭代，是将金属铝片加入异丙醇溶液中进行反应，生成异丙醇铝，然后将异丙醇铝水解，生成水合氧化铝，经过熟化、过滤、干燥、脱水活化等步骤，最终制得有较高烧结活性的氧化铝粉体。醇铝法是溶液体系下的均相反应过程，条件温和，更有助于晶粒生长，因此产品性质稳定，且产品纯度较高。目前，采用醇铝法制备高纯氧化铝通常需要减压蒸馏提纯中间产物铝醇盐，该工序需要精确控制温度、真空度，对设备要求高，工艺能耗较高，且在减压蒸馏过程中由于铝醇盐熔点较高，遇冷固结容易堵塞管道，存在安全风险，而仅采用过滤的方法产品纯度不能达到5N。
（3）固相法
固相法是将两种或者两种以上的粉体混合，在一定的温度和气氛下，直接反应生成纳米氧化铝的方法。固相法优点是生产工艺简单、产量大、周期短，可在一些对粉体的粒径和纯度要求较低的领域使用，不用经过干燥工艺，因此不存在颗粒间羟基凝聚脱水导致的粉体团聚；缺点是一般在高温下进行，能耗大、效率低、易混入其他杂质、获得的粒径分布范围广、粒子易氧化变形。利用此方法很难得到颗粒细小、纯度高的α-Al2O3粉体。
固相法可分为机械粉碎法、爆轰法等，其中铝粉燃烧法是最经典的方法，制备的粉体粒径小于20nm，但设备复杂，具有危险性，粉末收集有一定难度，应用前景不大。
机械粉碎法：用各种超细粉碎机（高能球磨机、行星球磨机、塔式粉碎机和气流磨等）将原料直接粉碎研磨成超细粉体，其中应用较多的是高能球磨机，它通过将氧化铝粉体在水或者醇类介质中进行机械粉碎进而制得高纯超细氧化铝粉体。通过球磨机的振动和转动，为原料提供能量，使得原料受到硬球的强烈撞击，粉碎成细小颗粒或者被活化发生化学反应，从而制备出超细的粉体。这种方法原理简单，操作简便，但是在球磨过程中容易引入球磨杂质，对粉体的纯度产生影响，而且通过机械粉碎法制备的氧化铝粉体在粒度分布和形貌上还存在很多不足之处。
爆轰法：在恒容容器内部进行燃烧反应且生成大量气体，因此瞬发反应往往在高压状态下进行，遏制了反应物的饱和蒸气压，使常压下的相变反应温度上升，有利于单相亚稳态氧化铝粉体的稳定形成。爆轰法对生产设备要求较高，生产工艺难控制，产量低，生产成本较高。
2、超细氧化铝粉体高端应用领域
（1）陶瓷材料和复合材料
在常规陶瓷添加超细氧化铝粉体可改善陶瓷的韧性，降低烧结温度，由于超细氧化铝粉体的超塑性，解决了低温塑料对其应用范围限制的不足，因此在低温塑性陶瓷中得到了广泛的应用。
利用超细氧化铝粉体还可以合成新型的具有特殊功能的复合陶瓷材料及铝合金超细复合材料。其中以SiC-Al2O3超细复合材料最为显著，其抗弯强度从单相碳化硅陶瓷300-400MPa提高到1GPa，材料的断裂韧性提高幅度也在40%以上。
超细氧化铝还可作为弥散强化和添加剂，如铸铁研具铸造时以超细氧化铝粉体作为变质形核，耐磨性可提高数倍以上。
（2）表面防护层材料
由超细氧化铝粒子组成的新型极薄的透明材料，喷涂在金属、陶瓷、塑料及硬质合金的表面上，可提高表面的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，并且具有防污、防尘、防水等功能，可以解决现代工业生产中易磨损部件、易腐蚀管道而间接影响设备使用寿命和加工产品精度等问题。因此可应用于机械、刀具、化工管道等的表面防护。
其中超细氧化铝陶瓷涂层刀具结合了陶瓷材料和硬质合金材料的优点，在拥有与硬质合金材料相近的强韧性能的同时、耐磨性大大提高，能达到未涂层刀具的几倍到几十倍，并且使加工效率显著提高。
（3）催化剂及其载体
超细氧化铝孔径分布良好，孔容高、表面积高达60-400m2/g，表面原子配位不全等导致表面有很多失配键、欠氧键，且随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凸凹不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面，是理想的催化剂或催化剂载体，超细氧化铝粒子负载Co-Mo催化剂的HDS活性高于普通氧化铝负载的Co-Mo催化剂的HDS活性。
催化剂及载体中应用的主要是γ-Al2O3，广泛应用于汽车尾气净化、催化燃烧、加氢脱硫、石油炼制、高分子合成等。
（4）生物及医学材料
超细氧化铝生物陶瓷在生理环境中基本上不发生腐蚀，具有良好的结构相容性，新生组织长入多孔陶瓷表面上交连贯通的孔隙，与机体组织之间的结合强度较高，并且有强度高、摩擦系数小、磨损率低等特性。因此在临床上应用比较广泛，已用于制作承力的人工骨、关节修复体、牙根种植体、折骨夹板与内固定器件等，还成功地进行了牙槽脊扩建、颌面骨缺损重建、五官矫形与修复等。
目前，正在重点研究用于人造气管等软组织材料，以及模拟生物肌体功能、人工智能方面的生物陶瓷材料。
（5）半导体材料
超细氧化铝粉体具有非常大的表面积及界面，对外界环境湿气十分敏感，环境温度的变化迅速引起表面或界面离子价态和电子输送的变化。在湿度30-80%范围内，超细氧化铝交流阻抗呈线性变化，响应速度快、可靠性高、灵敏度高、抗老化寿命长、抗其它气体的侵蚀和污染、在尘埃烟雾环境中能保持检测精度，是理想的湿敏传感器和湿电温度计材料。
另外，超细氧化铝是常用的基片材料，具有良好的电绝缘性、化学耐久性、耐热性、抗辐射能力强、介电常数高、表面平整均匀、成本低等优势，可用于半导体器件和大规模集成电路的衬底材料，广泛应用微电子、电子和信息产业。
（6）光学材料
纳米级的氧化铝可以吸收紫外光，并且在某些波长光的激发下可以产生出与粒子尺寸相关波长的光波。可用作紧凑型荧光灯中荧光粉层的保护涂膜，还可和稀土荧光粉复合制成荧光灯管的发光材料，提高灯管寿命。
超细氧化铝同时也是优良的抗紫外线吸收剂，在紧凑型荧光灯中加入超细γ-Al2O3粉体可降低灯管光衰，提高灯管合格率。
氧化铝颗粒表面包敷一层对身体无害的高聚物也可加入防晒油和化妆品中。
资料来源：《姚忠樱,常逸文,罗桂敏,等.高纯超细氧化铝粉体制备技术研究进展[J].陶瓷学报,2025,46(02):259-267》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
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