中國粉體網訊 微晶氧化鋁陶瓷是指以高純α-Al2O3粉為主要原料，經陶瓷工藝制成的晶相晶粒尺寸小于6μm，并以剛玉為主晶相的氧化鋁陶瓷材料。
α-Al2O3粉體
α-Al2O3是氧化鋁的唯一熱穩定相，其他大部分是由氫氧化鋁脫水轉變為穩定結構的α-Al2O3時所生成的中間相，其結構具有不完整性，在高溫下不穩定性。微晶化是α-Al2O3發展的重要方向之一，其擁有高熔點、高硬度、機械性能好、耐蝕、絕緣等優良特性。以制備先進陶瓷為例，當微晶α-Al2O3用作陶瓷原料時，由于陶瓷內晶粒、晶界尺寸都是納米數量級，而且晶界數量大，因此微晶氧化鋁陶瓷不僅具有氧化鋁陶瓷的一系列優點，而且具有燒結溫度低、強度高、韌性好、耐磨性好、超塑性和使用壽命長等優異性能。因此，比粗晶材料具有更大的應用潛力。
微晶氧化鋁陶瓷通常是分為高純型與普通型兩種：
1.高純型微晶氧化鋁陶瓷
高純型微晶氧化鋁陶瓷是指Al2O3含量在99.9％以上的氧化鋁陶瓷材料，其燒結溫度高達1650～1990℃，透射波長在1～6μm范圍，利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕等性能，常用作高壓鈉燈燈管。
2.普通型微晶氧化鋁陶瓷
普通型微晶氧化鋁陶瓷按Al2O3含量不同可分為99、95、92、90、85瓷等品種（有時Al2O3含量在80％或75％者也被劃為普通氧化鋁）。其中，99氧化鋁陶瓷材料常被用于制作高溫坩堝、耐火爐管及其他特殊耐磨材料（如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片），在電子工業中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料，在化工行業常用于催化劑載體等；95、92、90氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨損材料與耐磨部件；85瓷中由于常摻入部分滑石，提高了電性能與機械強度，可與鈮、鉭等金屬封接，用作電真空裝置器件等。
微晶氧化鋁陶瓷的制備工藝
1.原料選擇
一般應用于陶瓷工業的氧化鋁原料主要有工業氧化鋁和電熔剛玉。其中，電熔剛玉的礦物組成主要是α-Al2O3，純正的電熔剛玉呈白色，稱為白剛玉，熔制時加入氧化鉻，可制成紅色的鉻剛玉；加入氧化鋯時可制成鋯剛玉；電熔剛玉中含有TiO2則稱鈦剛玉。這一系列的電熔剛玉由于熔點高硬度大，是制造高級耐火材料、高硬磨料磨具的優質原料。
2.粉體制備
將氧化鋁粉按照不同的產品要求與不同成型工藝制備成粉體材料。粉體粒度在1μm以下，若制造高純氧化鋁陶瓷制品除氧化鋁純度在99.99%外，還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時，粉料中需引入粘結劑與可塑劑，一般為重量比在10-30%的熱塑性塑膠或樹脂，有機粘結劑應與氧化鋁粉體在150-200溫度下均勻混合，以利于成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結劑。
微晶氧化鋁陶瓷材料制備工藝流程
3.加工成型
微晶氧化鋁陶瓷制品成型方法常采用的有：干壓、注漿、擠出、等靜壓（干法、濕法）、注凝、流延、熱壓鑄、離心注漿等。不同的產品，因其形狀、尺寸、造型復雜與精度各異，需要采用合理的成型方法。
4.燒結
就氧化鋁陶瓷而言，如果常壓下普通燒結必須燒至1800℃以上的高溫，熱壓20MPa燒結，在1000℃左右的較低溫度下就已致密化了。熱壓燒結技術不僅顯著降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度，而且能較好地抑制晶粒長大，能夠獲得致密的微晶高強的氧化鋁陶瓷，特別適合透明氧化鋁陶瓷和微晶剛玉瓷的燒結。此外，由于氧化鋁的燒結過程與陰離子的擴散速率有關，而還原氣氛有利于陰離子空位的增加，可促進燒結的進行。因此，真空燒結、氫氣氛燒結等是實現氧化鋁陶瓷低溫燒結的有效輔助手段。
有些微晶氧化鋁陶瓷材料在完成燒結后，尚需進行冷加工。由于微晶氧化鋁陶瓷材料硬度較高，需用更硬的研磨拋光磚材料對其作精加工，如SiC、C或金剛鉆等。通常采用由粗到細磨料逐級磨削，最終表面拋光，一般可采用小于1μm微米的Al2O3微粉或金剛鉆膏進行研磨拋光。此外激光加工及超聲波加工研磨及拋光方法亦可采用，有些微晶氧化鋁陶瓷零件還需與其它材料作封裝處理。
微晶氧化鋁陶瓷應用領域
非金屬礦深加工行業
目前全世界每年通過破碎和磨礦的非金屬礦物達數十億噸，需要大量微晶氧化鋁陶瓷研磨介質及其它各種研磨介質。由于微晶氧化鋁陶瓷研磨介質優良的耐磨性能以及高品質陶瓷產品對研磨介質的要求，未來微晶氧化鋁陶瓷研磨介質逐步取代其它研磨介質將成為必然趨勢。
電子領域
微晶氧化鋁陶瓷具有優異的絕緣性能和熱穩定性，因此在電子電器領域被廣泛應用于制造電子元器件、電路板、半導體封裝等。隨著我國電子工業特別是微電子工業的迅速發展，對氧化鋁陶瓷基片的需求量不斷增大。
石油化工
微晶氧化鋁陶瓷，尤其是氧化鋁含量97%以上的微晶氧化鋁陶瓷在石油和天燃氣的鉆探設備上典型的應用是作為噴嘴、閥座、調節裝置、泵配件、鉆頭配件等，可以在高壓、振動環境下，甚至在有酸和堿存在的情況下正常工作。
軍事領域
微晶氧化鋁陶瓷在軍事領域也有許多應用，如作為飛機、車輛和人員的防彈裝甲。目前，國內外已把高純微晶氧化鋁陶瓷作為高溫結構的首選陶瓷材料，在軍用和民用領域進行重點的研究與開發。
燃煤發電領域
微晶氧化鋁磚和彎曲板成功地用作燃煤發電設備的內襯，這種內襯材料用于煤粉顆粒的高速供料、燒嘴、飛灰和殘渣的處理等，尤其是煤燃燒時產生的飛灰含有較高的石英及不同礦物和渣料成分，它們的磨蝕能力比煤粒還強。由于飛灰的成份不同，灰漿的pH值范圍很大（2.5～12），具有很強的腐蝕性。因此微晶氧化鋁制品可用作燃煤發電設備內襯較為理想的材料。
小結
從微晶氧化鋁的特性及應用來看，微晶氧化鋁陶瓷備受陶瓷研磨體行業的“青睞”，尤其在新型干法生產中的水泥粉磨系統和建筑陶瓷方面尤為顯著。在實現碳中和的大目標背景下，氧化鋁陶瓷研磨產業的規范化和擴大是必然，勢必為微晶氧化鋁研磨市場帶來更多機遇。
參考來源：
余明清：微晶氧化鋁陶瓷的制備、應用與發展
張巨先等：高純微晶氧化鋁陶瓷的研制.真空電子技術
中國建材報：陶瓷研磨體為何選用微晶氧化鋁陶瓷
胥雯雯：不同微觀結構氧化鋁微晶陶瓷顆粒的制備與表征
圣戈班官網
（中國粉體網編輯整理/空青）
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