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片状氧化铝抛光粉是怎么生产出来的?

日期:2025-12-22 16:30:23 人气:点击:

       片状氧化铝抛光粉是怎么生产出来的?


        片状氧化铝抛光粉并不是把普通熔融或煅烧氧化铝简单磨细,而是走了一条“先做成大片,再剥成薄片”的工艺路线。核心思路可以概括为:
 
熔融→急冷→结晶→剥离→分级→表面改性
 
 
1. 原料熔融  
   使用 99.9 % 以上的高纯铝盐(通常是高纯 Al(OH)₃ 或 4N 级 Al₂O₃)在 2 000 °C 左右电弧炉内快速熔融,得到高纯 Al₂O₃ 熔体。  
   关键:FUJIMI 会往熔体里一次性加入 0.3–1.2 wt % 的“片晶助长剂”——通常是 Na₂O、B₂O₃、SiO₂、TiO₂ 中的一种或两种,作用是降低熔体黏度、诱导后续形成大片 α-Al₂O₃ 晶核。
 
2. 可控急冷(Spin-Cooling)  
   熔体从炉嘴流出后,落在高速旋转的铜辊或水冷金属带上,冷却速度 10³–10⁴ K/s。  
   结果:得到 0.1–0.3 mm 厚、内部充满平行排列的 α-Al₂O₃ 片晶的“玻璃-陶瓷”带状物。急冷使晶粒来不及长成等轴状,只能沿二维方向快速铺展,这是后续能剥出“片”而不是“块”的前提。
 
3. 受控再结晶退火  
   带状物被剪成 5–10 cm 的小片后,装入隧道窑,在 1 300–1 450 °C 保温 2–6 h。  
   目的:  
   - 把亚稳 γ/θ-Al₂O₃ 全部转成 α-Al₂O₃;  
   - 让片晶继续横向长大到 5–30 µm 直径,厚度却只有 0.1–0.3 µm,径厚比 >50;  
   - 助熔剂在晶界处富集,形成一层 5–20 nm 的“弱结合玻璃相”,为下一步机械剥离埋伏笔。
 
4. 机械剥离( Wet Delamination )  
   退火后的带状物其实很脆,FUJIMI 采用“湿式剥片+超声”两步法:  
   a) 把带状物与 0.2 wt % 柠檬酸水溶液一起进高速剪切机(线速度 25–30 m/s),10 min 内 90 % 的片晶从玻璃相骨架上剥离;  
   b) 浆料直接进 40 kHz 超声槽,进一步把仍粘连的“双片”或“叠片”打散,得到单片率 >95 % 的悬浮液。
 
5. 湿法分级  
   用连续式卧式离心机 + 水力旋流器组合,把 0.1 µm 以下的碎屑和 5 µm 以上的“厚片”同时去掉,保留 0.2–3 µm 的窄分布区间。FUJIMI 的专利点在于“离心-旋流”两级闭环,可把 D50 控制在 ±0.05 µm 以内。
 
6. 表面改性 & 干燥  
   为了做抛光浆料时不团聚,在湿态下直接加入 0.3–0.8 wt % 的硅烷偶联剂(通常是氨基或环氧基硅烷),让片晶表面带正电;随后喷雾干燥,得到 D50 1 µm 左右、松装密度 0.15 g cm⁻³ 的“雪花状”二次颗粒。用户只要把粉倒进水里,二次颗粒 30 s 内即可自发解聚成单片,无需再超声。
 
 
 
       总之,片状氧化铝抛光粉,是“先熔融合成大片晶,再借玻璃相弱界面把大片剥成超薄单片”,而不是传统意义上的“自上而下”机械研磨;正因为它片刃极薄刃面平滑,才能在 CMP 或精密滚抛中既保持高切除率又不产生深划伤。