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(jī)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(diǎn)“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(jī)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(jī)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(xiàng)目三項(xiàng),，國家科技支持項(xiàng)目一項(xiàng),，河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目一項(xiàng)。獲得省部級科技一等獎一項(xiàng),，二等獎四項(xiàng),，授權(quán)發(fā)明專利8項(xiàng)，核心期刊論文十余篇,。

參考資料：

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[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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