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摘要：氧化铝粉具有较高的表面自由，想要达到整体晶格稳定，提高制备质量，低温烧结技术是关键，因此，本文主要分析氧化铝粉低温烧结工艺生产实践。
关键词：氧化铝粉；低温；烧结工艺；生产实践
引言
氧化铝材料功能在很大程度上由原料与烧制温度硬性，通过分析从而证明低温烧结工艺能够有效提高氧化铝材料质量。
1、概述
高品质氧化铝是当今世界快速发展的新材料之一，可制备耐火材料、透明陶瓷、锂电池隔謝料、高性能陶瓷、人造宝石和精密抛光材料及半导体材料等产品。目前，高品质氧化错的应用前景广阔，发展潜力巨大，但我国生产的高品质氧化错与国外知名公司（例如日本“住友”、日本“大明化学＂和法国“Baikowski”等）相比还存在较大的差距，主要表现在国内产品的纯度、粒度和分散性不能满足市场需求。利用拜耳法生产的工业氧化错存在同样的问题：颗粒粗大、纯度低、钠含量高，严重制约了氧化钥产品的应用。氢氧化错产品是拜耳法制备氧化钥的中间原料，氢氧化铝粉体原料的品质（粒度和纯度）直接影响氧化铭产品的品质，因此制备高品质氢氧化错产品是制备高品质氧化错的关键。氢氧化错中氧化纳含量有３种：①晶格碱，水无法洗去；②挂酸钠结合喊，此部分喊含量极少，主要由精液脱桂指数决定；（SAH附碱，主要由平盘的洗漆效果决定。夹杂在氢氧化钥水合物中的钠在烧结过程中会形成高铝寧钠（xNa2O*yAI2203），降低a－AI203的转化率和活率，进而影响麟产物氧化钥的物化性能。因此，除去氢氧化钥中的钠已成为制备高纯氧化错工艺中的重飘节。目前，制备高纯氧化错除钠主要有以下方法：①4氢氧化错烧结环节中加入除钠剂。烧结过程中，加入除钠剂与钠反应形成易挥发的化合物，但在此过程中释放氟化物等有害气体，污染环境，工作条件恶化。②s氢氧化水热电过程添加剂，目前主要年龄耐药是水溶液酸性物质，清洗氢氧化键。但是在现有文献中，单一酸洗方法一般只能在02%左右的水平上去除裸露，制造的高纯氧化密钥难以获得99%以上的纯度。高纯氧化误动领域的扩大，高纯氧化键的理化指标正在提高。为了制作更高水平的高纯氧化密钥，找到更好、更好的脱纳米方法至关重要。
2、氧化铝粉低温烧结工艺生产实践
2.1 实验材料选择
为研究氧化铝粉低温烧结工艺生产实践有效性，实验用材料主要采用高纯氧化铝粉，其主晶相为α-Al2O3，平均粒度为0.5μm，其含量大于99.99%，比表面积为5m2/g，松装密度为0.3g/cm³，晶体类型为α：85%，氧化铝粉化学元素含量详情，如表1所示：
表1 氧化铝粉化学元素含量详情
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2.2 添加剂选择
在低温烧结工艺中，烧结质量受添加剂影响较大。实验采用添加剂主要有二氧化钛、二氧化镁、二氧化锰、二氧化硅以及分散剂。二氧化钛作为氧化铝粉低温烧结工艺中常见的一种添加剂，可以与Al2O3生成有效置换固溶物，主要作用为降低烧结温度；二氧化镁在烧结工艺中主要以改善显微结构为主；二氧化锰结构促进氧化铝烧结机理与二氧化钛相似，更有利于颗粒混合；二氧化硅与Al2O3发生反应，在烧结过程中晶界面积与晶界数量减少，在晶界处共熔温度下降到一定极限后，成为液相，促进氧化铝粉烧结；常见分散剂主要包括阿拉伯树胶、聚丙烯酸、六片磷酸钠等多种，促进注浆成型，考虑到各种影响因素，实验中使用阿拉伯树胶作为分散剂。
2.3 氧化铝粉低温烧结制备
原料中Al2O3大多为商用，在加入添加剂后，按照一定配比，与无水乙醇为介质，添加不同成分添加剂，分为五种含量进行不同烧结实验，其五组不同化学成分，如表2所示：
表2 试样化学组成
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氧化铝粉低温烧结工艺首先将两种不同含量材料混合，根据材料实际情况比重与粉料颗粒大小，选择干法与湿法两种，获得均匀混合物，在实验中考虑到各材料团聚体大小不等，选择湿混方法。由于添加剂中氧化锰与氧化镁等以硝酸盐形式加入，因此需要加热。将湿混料烘干后，放入普通箱式电阻炉中，以小于600℃条件下煅烧，并保温一小时，使硝酸盐充分溶解。研磨煅烧后混合物物，得到混合物粉末，再加入以分析纯氨水调节的PH值为12的蒸馏水，粉末与蒸馏水比例为1:1。将其放入回转速度为60r/min混料机中，混料4小时后得到氧化铝料浆。最后加入1wt%阿拉伯树浆搅拌，放入干净烧杯中陈腐24小时待用。将处理后浆液最后进行烧结处理，考虑到氧化铝熔点为2050℃，常压下普通烧结温度为1800℃以上。而加入添加剂后，实验中低温烧结温度可采用1400℃与1450℃两个烧结温度。
3、氧化铝α相变温度的降低措施
3.1 球磨
滚珠铣削是机械激活过程，会引起多种现象，例如晶粒细化开始、晶粒内部缺陷发生、相变发生等。在正常室温状态下球铣削γ-AlOOH进行球磨，球磨25min之后，γ-AlOOH发生了巨大变化，开始变成α-Al2O3，与高温状态下的α有效比较，可以发现加热诱导基的α相变和球铣诱导基的α相变具有相等性。但也有研究表明，球磨不会在正常室温环境下将前体转化为α阶段。目前球磨能够控制氧化铝α相温度的主要原因是球磨过程中粉末颗粒的变形能力在高温下有效释放，有效降低α相变活性，从而导致α相变温度的变化。在高温下释放球磨中存储的变形能是一个加热过程。机械化过程可使粉末形成不同的核，提高核密度。
3.2 引入α氧化铝籽晶
首先是籽晶能有效提升α过渡过程中的形核密度。
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在关系中，Js是稳态成核率。z是非平衡元素。β是扩散因子。n是单位体积基体中形核位置数。k是气体常数。t是绝对温度。从结晶学变化的角度来看，种子晶体的有效添加会影响粉末微观结构。可以改变粒子大小和形状。晶体离子产生α相离子，粒子大后与周围晶体之间的粒子相互碰撞，形成坚硬的团聚结构。
4、控制氧化铝α相变，提升热稳定性的措施探析
随着温度的升高，Al2O3粉末颗粒的烧结属于通过表面还原和颗粒聚集过程实现的热力学自发阶段。实际烧结过程中氧化铝晶体的相遇随温度变化而变化。氧化铝颗粒烧结过程中，表面氢氧化物对烧结反应有显着影响。Al2O3生长过程中，颗粒在接触过程中脱水形成氧桥。水分子继续分离，颗粒可以形成相对规则的颈部。烹饪温度越高，小颗粒与大颗粒结合，表面急剧减少。根据上述烧结机理控制氧化铝表面羟基，显着提高氧化铝热稳定性，规范高温烧结。目前，提高氧化铝热稳定性的措施可以容纳其他添加剂，并提高氧化铝的整体热稳定性。其中SiO2、BaO和La2O3在总的改善氧化铝热稳定性方面起着重要作用，但实际稳定性机制不同。
结束语
氧化铝以其优异的物理化学性能成为工业生产的重要材料，但是烧结温度高的弊病带来了很多现实问题，低温烧结工艺可以很好地解决这些问题。基于此，提出氧化铝粉低温烧结工艺生产实践。研究以试验方法进行，以高纯氧化铝粉为实验材料，将其与添加剂混合后，进行低温烧结制备，完成低温烧结工艺。
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论文作者:冯满刚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/3
标签：氧化铝论文; 低温论文; 氢氧化论文; 添加剂论文; 工艺论文; 颗粒论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第20期论文;