Метод приготовления сферического оксида алюминия

Сферический оксид алюминия также называют песчаным оксидом алюминия, альфа-оксидом алюминия. В кристаллической решетке оксида алюминия α-типа ионы кислорода плотно упакованы в шестиугольники, а AI³⁺ симметрично распределен в октаэдрическом координационном центре в окружении ионов кислорода. Энергия решетки велика, поэтому температура плавления и кипения высоки. Он обладает такими характеристиками, как коррозионная стойкость, износостойкость, устойчивость к высоким температурам, высокая прочность, хорошая изоляция, большая площадь поверхности, высокая твердость и стойкость к окислению.

Процесс подготовки сферического оксида алюминия

• Шаровая мельница (высокоэнергетическая шаровая мельница)

Шаровая мельница — наиболее распространенный метод получения ультратонкого порошка оксида алюминия. Сама шаровая мельница представляет собой горизонтальный цилиндр со встроенными мелющими телами из стальных шаров, поэтому после того, как материал попадает в цилиндр, ударная сила, создаваемая столкновением со стальным шаром, достигает эффекта дробления. Добавление шлифовальной добавки в процессе шаровой мельницы может улучшить однородность размера частиц порошка.

Факторами, влияющими на приготовление ультратонкого порошка оксида алюминия с помощью высокоэнергетической шаровой мельницы, являются время шаровой мельницы и скорость шаровой мельницы. Преимущества — простота эксплуатации, низкая стоимость и высокая производительность. Недостатком является то, что гранулометрический состав продукта не является однородным, минимальный размер частиц ограничен механически, и трудно получить сферические частицы.

• Золь-гель метод полимерной сети

Преимущество состоит в том, что приготовленный порошок оксида алюминия имеет небольшой размер частиц. Недостаток — очень плохая сферичность.

• Гидролиз алкоксида

Преимущество в том, что размер частиц приготовленного порошка невелик. Недостаток — слишком высокая стоимость и плохая сферичность.

• Шаблонный метод

Шаблонный метод использует сферическое сырье в качестве реагента для контроля морфологии в процессе. Изделие обычно полое или имеет структуру ядро-оболочка.

Основной процесс заключается в использовании полистирольных микросфер в качестве шаблона, нанесении покрытия наночастицами оксида алюминия, функционализированных угольной кислотой, и последующей промывке толуолом для получения полых сфер из оксида алюминия.

Преимущество — хороший способ заготовки полых сфер. К недостаткам можно отнести высокие требования к агенту шаблона, много этапов процесса подготовки и сложность эксплуатации.

• Метод разложения аэрозоля

При разложении аэрозоля обычно используются алкоксиды алюминия в качестве сырья, используются свойства алкоксидов алюминия, которые легко гидролизуются и высокотемпературный пиролиз, и используются физические средства фазового перехода для испарения алкоксидов алюминия, а затем контакт с водяным паром для гидролиза и распыления. . После высокотемпературной сушки или прямого высокотемпературного пиролиза реализуется фазовое превращение газ-жидкость-твердое тело или газ-твердое тело, и, наконец, образуется сферический порошок оксида алюминия.

Преимущества заключаются в том, что разложение воды можно проводить без добавления щелочи, условия реакции мягкие, а операция проста. Недостаток — высокая стоимость.

• Падение мяч

Метод капельного шарика заключается в том, чтобы бросить золь оксида алюминия в слой масла (обычно парафин, минеральное масло и т. Д.) И сформировать сферические частицы золя под действием поверхностного натяжения, а затем частицы золя загустевают в растворе аммиака и, наконец, частицы геля. Способ сушки и спекания с образованием сферического оксида алюминия.

Преимущество заключается в том, что эмульсионная технология применяется на стадии старения золя, а масляная фаза остается нетронутой, что устраняет необходимость разделения порошка и маслянистых реагентов. Недостатком является то, что его обычно используют для получения сферического оксида алюминия с большим размером частиц, который в основном используется для адсорбентов или носителей катализаторов.

• Радиочастотный индукционно-плазменный метод

Частицы оксида алюминия неправильной формы распыляются в плазменную горелку газом-носителем через подающий пистолет, быстро нагреваются и плавятся. Расплавленные частицы образуют сферические капли под действием поверхностного натяжения, и за очень короткое время внутренняя часть быстро затвердевает, образуя сферические частицы.

• Пламя таяния

Метод плавления в пламени заключается в непосредственном напылении порошка оксида алюминия неправильной формы в пламя, так что порошок оксида алюминия плавится в пламени в шар.

Преимущество состоит в том, что процесс прост, контроль затрат более выгоден, чем метод плазменного напыления, сфероидизированный продукт имеет высокую теплопроводность, хорошую сферичность и контролируемый размер частиц.

• Однородные осадки

Процесс осаждения в методе гомогенного осаждения — это образование зародышей кристаллов, затем агломерация и рост и, наконец, процесс осаждения из раствора, обычно в неравновесном состоянии, но если концентрация осаждающего агента в гомогенном растворе можно уменьшить, даже медленно. Образование зародышей будет равномерно генерировать большое количество крошечных кристаллических зародышей, и полученные мелкие частицы преципитации будут равномерно диспергированы во всем растворе и будут поддерживать состояние равновесия в течение длительного времени. Этот метод получения осадков называется методом гомогенного осаждения.

Преимущества: простой процесс, низкая стоимость, высокая чистота, массовое производство оборудования, простота изготовления и короткий технологический процесс. Недостатком является то, что существующие коллоиды трудно осаждать, промывать и фильтровать, порошок легко смешивать с осаждающим агентом, компоненты порошка нелегко отделить во время осаждения, осадок может повторно растворяться в процессе промывки и осаждающий агент также вызовет образование большого количества комплексных ионов.

• Эмульсионный метод

Чтобы получить сферические частицы порошка, люди используют межфазное натяжение между масляной фазой и водной фазой для получения крошечных сферических капель, так что образование и гелеобразование частиц золя ограничиваются крошечными каплями, и, наконец, получаются сферические осадки. . Частицы.

Преимущество — простота эксплуатации. Недостаток — слишком высокая стоимость и плохая сферичность.

• Золь-эмульсионно-золь-метод

Такаши Огихара и др. использовали гидролиз алкоксида алюминия для получения сферического порошка оксида алюминия с помощью золь-гель процесса. Вся система гидролиза относительно сложна. Среди них октанол, растворяющий алкоксид алюминия, составляет 50%, этанольный растворитель составляет 40%, а октанол-бутанол диспергирует воду. Спирт составлял 9% и 1% соответственно, а пропилцеллюлоза использовалась в качестве диспергатора для получения сферического порошка γ-оксида алюминия с очень хорошей сферичностью.

Преимущество состоит в том, что в процессе не вводятся примесные ионы. Недостатком является то, что цена сырья высока, размер частиц получаемого порошка невелик, а распределение узкое.

• Метод распыления

Суть метода распыления для получения сферического оксида алюминия состоит в том, чтобы осуществить фазовый переход за относительно короткое время. Изделие имеет сферическую форму под действием поверхностного натяжения. По характеристикам фазового перехода его можно разделить на пиролиз распылением, сушку распылением и плавление распылением. Закон.

Преимущества — стабильный химический состав, высокая чистота, отличные характеристики и массовое производство. Недостатком является то, что он эффективен только для растворимых солей и имеет определенные ограничения.

Применение сферического оксида алюминия

• Керамический материал

При тех же условиях процесса сферический порошок оксида алюминия имеет преимущества в форме, которые могут изменять микроструктуру материала, увеличивать прочность и плотность керамики, снижать температуру спекания и значительно улучшать характеристики керамики.

• Материал поверхностного защитного слоя

Распыление ультратонкого порошка оксида алюминия на поверхность пластика, краски, стекла, сплавов и металлических материалов может улучшить износостойкость, коррозионную стойкость, стабильность и поверхностную прочность материала.

• Катализатор и носитель катализатора

Ультратонкий оксид алюминия имеет сильные адсорбционные характеристики, много активных точек поверхности, высокую реакционную активность и селективность, а также обеспечивает необходимые условия для каталитических реакций. Сферический оксид алюминия, используемый непосредственно в качестве катализатора, может уменьшить истирание и увеличить срок службы катализатора, тем самым снижая производственные затраты.

• Абразив для химико-механической полировки

Химико-механическое полирование широко используется в микросхемах интегральных схем, микроэлектронных механических системах и жестких дисках компьютеров. В качестве полировального материала сферический оксид алюминия может избежать появления следов скольжения. Сферический порошок оксида алюминия имеет высокую плотность упаковки, которая может уменьшить рассеяние светящегося тела, эффективно уменьшить потери проходящего света и, таким образом, может улучшить яркость экрана.

• Люминесцентный материал

Сферический порошок оксида алюминия имеет высокую плотность упаковки, которая может уменьшить рассеяние светящегося тела, эффективно уменьшить потери проходящего света и, таким образом, может улучшить яркость экрана.

• Нефтехимическая промышленность

В нефтехимической промышленности оксид алюминия является наиболее широко используемым носителем.

Источник статьи: China Powder Network