电子陶瓷用高纯氧化铝的制备技术研究

电子陶瓷的优良性能基于其粉体的高质量。因此，高质量陶瓷粉体的制备是获得性能优良电子陶瓷的关键。目前常用的电子封装陶瓷材料中，氧化铝具有较为优异的综合性能，是目前电子行业中应用最广的陶瓷材料。下面一起来了解高纯氧化铝的制备技术及应用。

高纯氧化铝的制备技术

高纯氧化铝如何更好地应用在电子陶瓷领域？从理论角度、实际应用的角度考虑，首先是从微观形貌上讲，关注电子陶瓷领域核心的应用，业内会关注两个方向：高纯氧化铝的烧结活性和高纯氧化铝的应用特性（即粉体在下游使用的过程当中能更便于加工制造）。

① 微观形貌的控制至关重要

加工制造如何考量？微观形貌是最核心的因素之一。在微观形貌来看，高纯氧化铝可以做成纯球形、像花一样的花瓣状、刺状、类球形、棱体状、纳米级片状等。通过微观形貌的控制，可能在下游的应用过程中，例如下一步的陶瓷制浆的过程中，通过对微观形貌它的控制以后，更容易进行很好的分散，解决大颗粒等各方面问题，再下一步烧结的过程中，均匀的颗粒，微观控制，能按照自身要求更好的掌控晶粒的大小和均匀性。

基于高纯氧化铝的烧结活性和应用特性，棱体状氧化铝可以应用于催化剂载体、1μm左右的氧化铝吸盘；根据导热材料方面应用，对氧化铝粉体进行细化，降低表面活性，做成单晶状；考虑到流延性能的应用，制作成球状的氧化铝。适用于不同的抛光应用的氧化铝，对氧化铝的形貌和颗粒均匀性进行了单独处理。

② 高纯氧化铝的微观形貌调控技术

从技术上讲，高纯氧化铝的微观形貌调控技术包括：

● 纯度控制：原料和合成体系的纯度是前驱体微观形貌的精准控制的前提；中铝山东氧化铝纯度常规产品可以做到99.99%，特殊产品达到99.999%；

● 前驱体微观形貌控制：液相析出固相过程形核和长大过程，通过浓度、温度、加料方式、助剂、阴离子调控等参数变化精准调控，控制前驱体形貌、尺寸及均匀性；

● 焙烧产物原晶控制：多段焙烧工艺控制前驱体焙烧工序不同晶型氧化铝变化过程原晶的形貌、尺寸及均匀性；

● 终产物综合指标控制：细磨及分散工艺分散剂的联合调控，获得高分散、窄分布的纳米或微米级氧化铝。

溶液首先进行诱导成核，小颗粒晶体，需要抑制附聚，大颗粒晶体强化附聚，通过这方面进行尺寸的调控。

高纯氧化铝的应用领域

高纯氧化铝的应用范围领域：

高纯氧化铝细分产品类型应用列举：

① 类单晶氧化铝

类单晶氧化铝填充性能非常高，表面惰性，比表面低，用作导热填料、高性能陶瓷。

② 4N高纯氧化铝

电子陶瓷应用最广的是4N高纯氧化铝，整体纯度99.99%，根据不同应用场景进行粒度调控：0.4~30μm。应用于5G通讯用陶瓷基板、射频/光电元器件、电子封装材料、新能源电动汽车、锂电池隔膜涂覆及正负极包覆、光伏与风电、人工晶体、蓝宝石衬底、智能终端、热喷涂材料、耐磨绝缘涂料、抛光磨料、荧光及长余辉发光材料、雷达吸波材料、红外窗口材料、激光基质材料、透明陶瓷、TFT-LCD超薄基板玻璃、MCH金属陶瓷加热器、陶瓷添加剂、导热填料、多孔陶瓷、功能陶瓷、结构陶瓷等领域。

▲4N高纯氧化铝（图源：中铝新材料）

③ 导热用高纯氧化铝

应用于TIMs热界面材料、高强度高密度结构陶瓷、氧化铝陶瓷膜、等离子喷涂、硅晶圆抛光、陶瓷填料、树脂填料等。

④ 抛光用高纯氧化铝

对不同尺寸氧化铝抛光粉进行合理级配，粗颗粒进行抛光切削，细颗粒进行细化。α-氧化铝用于切削力度较大的抛光。

▲抛光用高纯氧化铝（图源网络）

用途：光学镜头、光学玻璃、光学镜片、碳化硅晶圆、集成电路、半导体芯片、蓝宝石、稀贵金属、铝合金、不锈钢、陶瓷器件、消费电子、工业电子、车漆及内饰、塑料等抛光。

⑤ 高活性纳米氧化铝

作为陶瓷添加剂为了增韧或者提高烧结活性，需要100nm以下的氧化铝产品。纳米氧化铝粒度范围不超过50纳米，20~30nm之间，微观形貌为类球状，在添加到氧化铝陶瓷制品或者是氧化锆陶瓷制品时，可以起到增韧作用。

▲活性氧化铝粉

在陶瓷烧制过程中，高活性纳米氧化铝的晶型和另外的氧化铝粉体自身是不相容的，它能独立发育成纳米级的晶粒，提升氧化铝陶瓷的韧性，抗弯强度提升20%以上。此外，高活性纳米氧化铝也可用作抛光粉，比表面比较低，最低可以做到20。

用途：光学精抛、锂电池固体电解质、正负极喷涂、吸附材料纳米氧化铝薄膜、红外消光剂和红外吸波材料、纳米隐身涂料、耐磨涂料、高级耐水材料、纳米传感器和催化剂载体等。