中國粉體網訊 新型陶瓷作為新材料的重要分支，已經成為許多高技術領域發展的關鍵材料，陶瓷人的貢獻與智慧關乎著我國整個工業的發展與進步。2023年3月9日，由中國粉體網主辦，萍鄉市湘東區人民政府、江西萍鄉龍發實業股份有限公司、萍鄉市工業陶瓷行業商會協辦的“第五屆新型陶瓷技術與產業高峰論壇”在江西萍鄉湘東區會議中心隆重開幕！會議期間，我們邀請到眾多專家學者做客“對話”欄目，圍繞新型陶瓷技術與產業發展進行訪談交流。本期我們邀請到的是上海硅酸鹽研究所的王士維研究員。
中國粉體網：目前關于高純氧化鋁的概念稍顯模糊，有些產業界人士將3N級氧化鋁也稱為高純氧化鋁，請問王老師，純度達到多少可被稱為“高純氧化鋁”？
王士維研究員：我們所說的高純氧化鋁一般是指純度達到99.99%（4N）以上的氧化鋁。其實氧化鋁含量達60%就可以用于高壓電瓷的生產了，半導體制備裝備用的99.5%純度氧化鋁相比60%純度已經提高了非常多了，但目前普遍認為4N級以上的氧化鋁才被稱為高純氧化鋁。
中國粉體網：高純氧化鋁需要去除的主要雜質有哪些？這些雜質對材料的性能有何影響？
王士維研究員：主要有硅、鈣、鐵、鈉、鉀等五種雜質。鐵雜質的存在會使燒結后的材料發黑發暗；鈉、鉀雜質會影響材料的電性能，導致其電性能變差；剩余兩種雜質會導致材料在燒結過程中晶粒異常長大。所以我們要求這些雜質含量盡可能的降低，比如說降到20ppm以下。
中國粉體網：目前，國家層面對高純氧化鋁材料極為重視，它的重要價值體現在哪些方面？
王士維研究員：今天在報告中我講到了，高純氧化鋁的應用極為廣泛，它是眾多高技術領域的關鍵原材料，例如它可以用來制造半導體設備用精密陶瓷部件、多種透明陶瓷等，所以國家對其極為重視。尤其是在國外對我們卡脖子的深度和廣度越來越大的局面下，高純氧化鋁材料自主可控已經成為我國實現全面國產替代必不可少的一環。
中國粉體網： 據了解，您在透明陶瓷領域有著多年的研究，那么透明氧化鋁陶瓷對原材料的純度及其它性能指標有何要求？
王士維研究員：透明氧化鋁陶瓷對材料的純度要求是比較高的，像我前面所說的，如果鐵雜質含量過高，燒出來的氧化鋁透明陶瓷會發黑發暗；硅、鈣等雜質含量高了也不行，會影響材料的顯微結構。這只是我們強調需要注意的低雜質含量方面，還有一個關鍵問題，即粉體顆粒的分散性問題，如果顆粒團聚嚴重，即使你采用99.99%純度的原料也制備不出合格的透明陶瓷。除此之外，還有一個關鍵之處是對氧化鋁粉體的燒結活性也有嚴格的要求。
中國粉體網： 工業上生產普通氧化鋁陶瓷時會存在造粒環節，那制備透明陶瓷時是否仍需要造粒？
王士維研究員：這要看具體采用哪種成型方法。如果是做平板產品，我們可以采用干壓成型或等靜壓成型，這種情況下需要造粒。如果做高壓鈉燈燈管這類管狀產品時，可以采用擠出成型，這種情況就不需要造粒。還有一種成型方式叫注凝成型，我們通過把陶瓷顆粒在水中分散均勻以后，加入有機物使其形成網絡結構直接固化成型，這種工藝也不需要造粒環節。
中國粉體網：就您剛才講到的注凝成型，您曾打過生動的比喻，說它是像“做豆腐”一樣的成型方式，您能給我們詳細介紹一下嗎？
王士維研究員：這個成型方式的確與做豆腐有極大的相似之處。豆腐有兩種，一種是采用古老的方法，也就是我們常說的鹵水點豆腐，這種加工方式在漢朝就已出現。另一種方法做出來的叫聚酯豆腐，這種豆腐比較柔軟，在超市里可以買到。這兩種方法的原理不一樣，鹵水點豆腐是利用鹵水將豆漿中顆粒所帶的電荷中和掉，原本帶同電荷的顆粒便不再互相排斥，從而聚集到一起形成豆腐。聚酯豆腐是在豆漿中加入一種叫葡糖酸-δ-內酯的有機物，形成網絡結構，把顆粒給固定住，就像絲網捕魚一樣。
將這種方法應用到陶瓷生產中工藝比較簡單，可以避免像干壓成型需要造粒等繁瑣步驟，而且成本較低，不需要復雜的設備。同時，由于陶瓷漿料中的顆粒分散均勻，原位固化后其顯微結構也非常均勻，這也是該方法自1991年以來迅速發展的原因。我們也開發出了自己的注凝體系，做出來的產品性能非常好，在江西萍鄉已經實現了產業化。
中國粉體網：目前已經實現產業化生產高純氧化鋁的工藝主要有哪些？技術難點有哪些？
王士維研究員：目前國內已經實現產業化生產高純氧化鋁的工藝主要有硫酸鋁銨熱解法、碳酸鋁銨熱解法、醇鹽水解法、高純鋁直接水解法。目前硫酸鋁銨熱解法已經被淘汰了，它的煅燒過程會產生二氧化硫和三氧化硫，對大氣污染較為嚴重；而其它三種方法目前仍被生產企業廣泛采用。目前來看，實現“高純度”這一指標難度不大，關鍵在于實現粉體的高分散性能。如何解決團聚問題，提高其分散性是目前的技術難點。
中國粉體網：改良拜耳法是否始終都無法實現“高純”這一目標？
王士維研究員：采用改良拜耳法的話，理論上如果進行反復提純也可以制得高純氧化鋁，這樣一來它的能耗就比較高，所以一般不被采用。
中國粉體網：目前我國的高純氧化鋁生產處于什么水平？與國外企業的差距體現在哪些方面？
王士維研究員：近十來年，我國的高純氧化鋁生產水平已經取得了長足的進步，出現了一批高純氧化鋁生產企業，產品的純度能夠提上來，批量化生產也能達到一定的水平。與國外相比，我認為存在的問題主要還是體現在產品的分散性方面。
中國粉體網：針對目前我國高純氧化鋁的發展現狀，您有何建議？
王士維研究員：這個問題我在報告中有所談及，目前做粉的人與下游用粉的人聯系不緊密，做粉的人往往并不真正清楚做陶瓷需要用什么樣的粉。現在的中小企業不具有很強的自主研發能力，我認為他們應該與高校等科研機構聯合起來，把下游的具體需求以及上游存在的問題弄清楚。這就需要科研機構積極參與進來，把用戶和供應商接應起來，這個問題將會得到很好的解決。
中國粉體網：好的，今天的采訪就到這里，謝謝王老師。
（中國粉體網編輯整理/山川）
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