氧化鋁大類可以分為冶金級和非冶金級兩種，冶金級主要應(yīng)用于鋁的冶煉，非冶金級用途廣泛，主要應(yīng)用于陶瓷、耐火材料、研磨拋光、玻璃、填料、催化劑、吸附劑、涂層材料等，不僅應(yīng)用于冶金、化工、建材、機械、電子、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)，而且在航空航天、信息技術(shù)、新能源等髙精尖領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。

電子級氧化鋁簡介

從物相分類，氧化鋁又可以分為α、γ、χ、θ、η、ρ等物相，其中α相是結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定的，具有耐酸堿、絕緣性能好、耐高溫、導(dǎo)熱率高等優(yōu)點，因此應(yīng)用也最多，通常其工業(yè)品名稱為煅燒α-Al2O3，按照Na2O含量又可分為普通鈉、中鈉、低鈉型α-Al2O3。

電子級氧化鋁主要應(yīng)用于與電氣性能有關(guān)的領(lǐng)域，比如電子基板、電子導(dǎo)熱硅膠、絕緣填料、電池材料等，因此對電氣性能要求較高，對于氧化鋁來講，Na2O是主要的有害雜質(zhì)，因此，應(yīng)用于電子級的氧化鋁通常為低鈉的α-Al2O3。電子級氧化鋁對產(chǎn)品的要求也相對于耐火、普通陶瓷等應(yīng)用高很多。

電子級氧化鋁的質(zhì)量控制要求

1.化學(xué)成分

一般來說α-Al2O3的主要雜質(zhì)有Na2O、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等，除此還有一些微量元素，總雜質(zhì)含量約0.5%，Al2O3含量≥99.5%。

其中，Na2O含量是最為重要的一個指標(biāo)，不但影響電子陶瓷的致密度，而且還由于Na2O結(jié)合Al2O3生成具有一定導(dǎo)電性的β-Al2O3，從而影響其電氣性能。例如在LCD玻璃中，由于Na離子會影響液晶和薄膜晶體管的化學(xué)穩(wěn)定性，進而使半導(dǎo)體液晶材料和薄膜材料劣化，縮短顯示器的壽命，并且還會污染生產(chǎn)線，通常液晶玻璃用α-Al2O3要求其中Na2O含量不大于0.03%。因此，電子級的α-Al2O3都必須是低鈉的產(chǎn)品。

Fe2O3、TiO2等有色的氧化物不但對下游產(chǎn)品造成顏色的影響，同時還會導(dǎo)致電氣性能下降，因此要求含量盡可能低。

SiO2在下游產(chǎn)品中一般不是有害元素，比如陶瓷、玻璃等均需要添加SiO2，但其含量的波動對產(chǎn)品的配料有一定的影響，要控制在一定的范圍內(nèi)。

CaO、MgO一般情況下含量很低，除特殊要求外，一般不作為專門控制。

另外，一些微量元素盡管含量極低，但對某些產(chǎn)品影響較大，必須嚴(yán)格控制，比如在LCD玻璃中，Cr、Cl、Li 等元素必須控制，要求含量在5 PPm之內(nèi)。

2.粒度及顆粒形貌

α-Al2O3粉體的粒度的大小及其分布不但影響產(chǎn)品的加工性能，還會對產(chǎn)品本身的性能產(chǎn)生較大的影響。作為電子材料的應(yīng)用，必須嚴(yán)格控制其粒度的大小及其分布。

當(dāng)α-Al2O3粉體作為填料使用時，其微觀形貌對其流變性和分散性有很大的影響，不同的形貌在有機基體中的粘度差異較大，一般來說，形貌越規(guī)整，其粘度越低。因此，為了降低粘度，提高顆粒均勻性，通過適當(dāng)?shù)墓に嚳刂剖功?Al2O3可以制備成球形、片狀等規(guī)則形貌。

3.異物控制

α-Al2O3粉體中的雜質(zhì)除了一般意義的化學(xué)雜質(zhì)外，其引入的異物也是一種重要雜質(zhì)，尤其是電子領(lǐng)域，由于制品非常精細，因此對異物的要求非常嚴(yán)格。一般情況下，混入的常見異物有金屬顆粒、非金屬顆粒、纖維等。

金屬性異物對產(chǎn)品的電氣性能的影響較大，同時也對外觀產(chǎn)生較大的影響，比如，在陶瓷燒結(jié)中，一旦有10 pm 以上的含F(xiàn)e顆粒，就會在陶瓷表面形成一個色點，造成產(chǎn)品的報廢；在有機填充時，這些異物也會對制品的表面造成缺陷。

4.應(yīng)用性能

衡量α-Al2O3粉體產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)時，除了一般的理化指標(biāo)外，其應(yīng)用性能也是重要的衡量指標(biāo)，尤其是應(yīng)用到復(fù)合體系時，其工藝性能往往直接決定了下游生產(chǎn)能否穩(wěn)定進行。例如，在電子陶瓷的制備過程中，α-Al2O3和陶瓷助劑配制成陶瓷漿料，漿體的流變性超出范圍就會導(dǎo)致無法造粒；在用做環(huán)氧樹脂或硅橡膠填料時，其固化性能就是一個重要的衡量指標(biāo)。

對于粉體的應(yīng)用性能，行業(yè)內(nèi)通常采用針對具體應(yīng)用領(lǐng)域做出一定的改性的方式。

電子級氧化鋁的應(yīng)用

1.環(huán)氧復(fù)合絕緣材料

因α-Al2O3的絕緣性能好，且和環(huán)氧樹脂有較好的相容性，填充到環(huán)氧樹脂中可以起到顆粒補強作用，并能提高導(dǎo)熱能力，因此，可以和環(huán)氧樹脂制備成復(fù)合材料，應(yīng)用到高壓絕緣材料，比如高壓開關(guān)盆式絕緣子、高壓互感器、絕緣拉桿、環(huán)氧套管等，電壓等級從110~1000kV。

2.電子陶瓷

α-Al2O3不但具有良好的成瓷性能，且具有高電阻率、高熱導(dǎo)率、低介電常數(shù)、介電損耗，因此被制備成不同的電子陶瓷，主要用于電子封裝、真空滅弧室、行波管﹑點火器等。

電氣陶瓷其中之一就是集成電路基板，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，不斷推出多層共燒技術(shù)(HTCC、LTCC)，進一步提高了集成電路的小型化，氧化鋁陶瓷基片已成為應(yīng)用最廣泛的電子陶瓷，占電子陶瓷基片的90%，已成為電子工業(yè)不可或缺的材料。

3.導(dǎo)熱絕緣材料

α-Al2O3不但具有良好的絕緣性能，且熱導(dǎo)率為30W/(m·K)，相對氮化鋁、氮化硼等性價比高，且在硅膠、硅油體系有良好的分散性能，因此，在電子導(dǎo)熱

絕緣領(lǐng)域占有很大的比重，常用于導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱灌封膠、導(dǎo)熱硅脂等材料。

4.電子玻璃

LCD（液晶）玻璃基板是一種區(qū)別于普通玻璃的電子玻璃，是平板顯示的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一，其表面極其平整，厚度為0.1~0.7mm。不但表觀質(zhì)量要求苛刻，而且還要求極低的膨脹系數(shù)，良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高的機械強度等，是一種制備 技術(shù)要求極高的材料。

LCD玻璃屬于無堿鋁硼硅酸鹽玻璃，即為SiO2-Al2O3-B2O3-RO體系（RO為堿土金屬），因此要求其中的氧化鋁為低鈉α-Al2O3，制造工藝主要有浮法、流孔下引法和溢流法3種。

5. 鋰離子電池

Al2O3在鋰離子電池領(lǐng)域應(yīng)用量最大的是隔膜涂層，即將α-Al2O3粉體均勻的涂覆在一層有微孔結(jié)構(gòu)的聚烯烴薄膜表面，用于隔離正負極防止短路，但又能保證鋰離子自由通過。隔膜基膜一般材質(zhì)為PE或PP，采用干法拉伸或濕法（相分離法）制成，然后在其表面涂覆氧化鋁粉體為陶瓷涂覆膜，可極大減小隔膜收縮率，同時提高耐刺穿能力和吸液率，有效提高電池安全性能。

目前還有一種做法是將Al2O3粉體涂覆在電池極片上，同樣也有利于提高電池的安全性能。

參考來源：

低鈉α-Al2O3在電子領(lǐng)域的應(yīng)用，李建忠、張勇、李晉峰

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