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高纯精细α-氧化铝粉的常用制备方法

发布时间:2021-3-1 11:08:33

    精细氧化铝粉体由于具有耐高温、耐腐蚀、高强度和高硬度等一系列的优良性能,因而广泛应用于冶金、化工、航天、电子等高科技领域。自从1984年德国科学家H.Gleiter等首次制备超细纳米氧化铝粉体以来,氧化铝粉体的制备方法一直备受人们的关注。目前,根据合成粉体的条件不同,制备超细氧化铝粉的方法可分为气相法、液相法和固相法。
    一、气相法
    化学气相沉积法
    气相法制备高纯超细氧化铝粒子是以金属单质、卤化物、氢化物或者有机化合物为原料,进行气相热分解或其他化学反应来合成精细微粒,主要采用化学气相沉积法。如意大利的科研人员利用室温下蒸汽压较高的烷基铝和N2O作为反应物,加入乙烯作为反应敏化剂,用CO2激光加热反应使之反应,合成了粒度为15-20nm的球形α-Al2O3颗粒。
    激光诱导气相沉积法
    激光诱导气相沉积法是利用充满氖气、氙气和HCl的激光器提供能量,生成一定频率的激光,聚焦到移动旋转的铝靶上,融化铝靶产生氧化铝蒸汽,冷却后得到精细氧化铝粉体。这种方法加热和冷却的速度都快,粒径分布均匀,反应污染小。
    等离子气相合成法
    等离子气相合成法可分为高频等离子体法、直流电弧等离子体法、复合等离子体法等。高频等离子体法能量的利用率低,生产出的产物稳定性也较弱;直流电弧等离子体法是利用电弧间的高温,在反应气体等离子化的过程中使电极蒸发或熔化;复合等离子体法是将前两种方法、融为一体,在产生直流电弧时不需电极,因而产物纯度高,生产效率提高的同时也提高了系统的稳定性。
    二、固相法
    固相法是制备α-Al2O3粉体的常用方法,制备工艺简单,产量大,成本低,容易实现产业化生产。但是固相法生产氧化铝粉体能耗高、效率低,制备的粉体颗粒不均且形态和功能都受到了工艺本身的很大限制,因此利用此方法很难得到颗粒细小、纯度高的α-Al2O3粉体。目前,固相法主要分为机械粉碎法、非晶晶化法和热解法等。
    三、液相法
    液相法是当前应用最为广泛的一类方法,其基本原理是:选择一种合适的可溶性的铝盐,按所制备的材料组成计量配制成溶液,再选择一种合适的沉淀剂(或用蒸发、升华、水解等),使金属粒子均匀沉淀,最后将沉淀或结晶物干燥脱水得到极微粉体。
    与固相法相比,其优点主要表现在以下几个方面:
    ①可以精确地控制化学组成;
    ②纳米粒子的形状粒径容易控制,分散性好;
    ③产品的颗粒形状、粒径等易调控;
    ④易添加微量有效成分,对产品进行调控;
    ⑤所得产品的表面活性好。
    制备均匀高纯氧化物超微粉特别适合采用这类方法,液相法有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液反应法、水热法等。

 

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