一種超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬金屬氧化物粉體功能材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用的氧化鋁粉體是經(jīng)機(jī)械破碎或鋁的無(wú)機(jī)鹽類熱分解得到，這些方法不容易得到球形的氧化鋁粉體。
[0003]球形氧化鋁的主要功能是導(dǎo)熱，用于散熱片、散熱基板用填充劑（MC基板）、散熱油脂、半導(dǎo)體封裝樹(shù)脂用填充劑和有機(jī)硅散熱粘結(jié)劑及混合物用填充劑。其次還用于陶瓷過(guò)濾器，耐火材料。超細(xì)球形氧化鋁具有高填充性，高熱傳導(dǎo)率和低磨損性的特點(diǎn)，在微電子、宇航工業(yè)等高科技領(lǐng)域，有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]球形氧化鋁粉體表面能低，粒度分布合理，球形率高，有良好的顆粒級(jí)配關(guān)系，填充份數(shù)特別大，尤其適合生產(chǎn)導(dǎo)熱系數(shù)要求很高的產(chǎn)品。因其外觀為球形，對(duì)設(shè)備的磨耗大大降低，可針對(duì)精密度較高的設(shè)備使用，并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，適用于各種工程導(dǎo)熱塑料體系、各類導(dǎo)熱灌封膠、精細(xì)拋光體系、各類橡膠體系、硅膠體系、環(huán)氧體系。
[0005]由于超細(xì)球形氧化鋁所具有的耐腐蝕、耐高溫、高硬度、高強(qiáng)度、抗磨損、抗氧化、絕緣性好和表面積大等良好特性，在冶金、化工、電子、國(guó)防、航天及核工業(yè)等高科技領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)超細(xì)氧化鋁的需求量年增長(zhǎng)率不斷增高，研究新的生產(chǎn)工藝技術(shù)有非常重要的意義。國(guó)內(nèi)采購(gòu)的球形氧化鋁主要來(lái)自于日本、韓國(guó)，進(jìn)口的球形氧化鋁價(jià)格高，且運(yùn)輸周期長(zhǎng)。目前，制備超細(xì)氧化鋁的方法很多，根據(jù)反應(yīng)原理主要分為固相法、氣相法、液相法。但每種方法都有其自身的局限和缺點(diǎn)。固相法工藝復(fù)雜，醇鹽價(jià)格昂貴，很難制備小于lOOnm的小顆粒，并且顆粒晶型不理想。氣相法生產(chǎn)效率低，工藝參數(shù)難以控制，裝置龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，并且粉末的收集困難。濕化學(xué)法中團(tuán)聚問(wèn)題至今是一個(gè)難題，盡管不少研究者探索出來(lái)眾多的減小或避免團(tuán)聚的解決方案，但也都存在自身的局限性。
[0006]本發(fā)明本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用，大工業(yè)化生產(chǎn)的原則，力圖突破傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)方法，開(kāi)發(fā)一種新的生產(chǎn)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)低成本，高產(chǎn)量，規(guī)模化，生產(chǎn)出高質(zhì)量的超細(xì)球形氧化招o

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述球形氧化鋁生產(chǎn)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型的激光輻射高溫氣化生產(chǎn)方法。采用該方法可生產(chǎn)出粒度小、形貌均勻的超細(xì)球形氧化鋁，而且投資小，成本低，產(chǎn)量高，可用于規(guī)?；a(chǎn)。
[0008]技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明提供一種超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法。該方法采用激光作為能量，利用激光的高密度功率輻射，使氧化鋁、氫氧化鋁或鋁原料氣化蒸發(fā)的方式生產(chǎn)出超細(xì)球形氧化鋁，具體包括以下步驟：
[0010]步驟（1):選用高純氧化鋁、高純氫氧化鋁或高純鋁的任意一種為原料。
[0011]步驟（2):將原料送至氣化爐內(nèi)氣化平臺(tái)上，用激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光直接輻射原料，在激光的高密度功率輻射效應(yīng)下，原料吸收能量迅速達(dá)到沸點(diǎn)溫度，氣化蒸發(fā)生成氧化鋁氣體，原料不同其反應(yīng)過(guò)程不同，其中：
[0012]a.氧化鋁吸收能量，直接氣化生成氧化鋁氣體；
[0013]b.氫氧化鋁受熱分解成氧化鋁和水，并在高溫下迅速氣化，生成氧化鋁氣體；
[0014]c.鋁吸收能量氣化，在高溫下與空氣中的氧反應(yīng)，生成氧化鋁氣體。
[0015]步驟（3):氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下被快速吸入驟冷器進(jìn)行冷卻，在高溫環(huán)境中凝結(jié)成球形微粒。
[0016]步驟（4):經(jīng)布袋收塵、多級(jí)靜電收塵，得到微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)球形氧化招粉體。
[0017]在上述技術(shù)方案中，步驟（3)所述冷卻采用水冷加風(fēng)冷加低溫液氮方式，氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)作用下通過(guò)水冷、風(fēng)冷室和液氮室，使氧化鋁氣體迅速冷卻。風(fēng)冷所用空氣要進(jìn)行過(guò)濾以免將雜質(zhì)帶入。
[0018]上述技術(shù)方案采用激光輻射高溫氣化法生產(chǎn)高品質(zhì)超細(xì)球形氧化鋁。原料選用高純氧化鋁、高純氫氧化鋁或高純鋁的任意一種，經(jīng)連續(xù)送料、激光輻射氣化、低溫液氮強(qiáng)化冷卻、多級(jí)收集等工藝過(guò)程，為連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。氣化爐內(nèi)氣化平臺(tái)上的原料受激光大功率、高能量、高密度輻射，在極短的時(shí)間內(nèi)溫度急劇升高，輻射中心溫度達(dá)五千多度，使氧化鋁劇烈氣化蒸發(fā)（或使氫氧化鋁分解成氧化鋁并氣化；使鋁氣化并氧化），生成氧化鋁氣體。之后進(jìn)入驟冷器，在快速冷卻過(guò)程中凝結(jié)成球形顆粒。再經(jīng)布袋收塵器、一級(jí)靜電收塵器、二級(jí)靜電收塵器，得到微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)球形氧化鋁粉體，粒徑D50 0. 4um，D30
0.lumD
[0019]激光輻射氣化提供的是非接觸熱源，使原料保證高純度，不受其它雜質(zhì)的污染，同時(shí)超高溫氣化作用也能使原料中的其它雜質(zhì)氣化除去，起到提純作用。由此生產(chǎn)的球形氧化招能達(dá)到尚純度、尚品質(zhì)材料的要求。
[0020]本發(fā)明工藝過(guò)程所需設(shè)備主要包括激光發(fā)生器、氣化爐、驟冷器、布袋收塵器、靜電收塵器等，除氣化爐為專用設(shè)備外，其余均為常規(guī)設(shè)備，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，耗能低，無(wú)污染，效率高，投資適中，適用于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
[0021]有益效果
[0022]本發(fā)明利用激光輻射高溫氣化法可生產(chǎn)出高純度、超細(xì)球形氧化鋁，粒徑達(dá)微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢氣、廢水、固體廢物排出，不造成環(huán)境污染，能耗低，產(chǎn)量高，能用于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合非限制性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例1 :選用高純度氧化鋁為原料，輸送至氣化爐內(nèi)氣化平臺(tái)上，經(jīng)激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光輻射加熱，使氧化鋁迅速達(dá)到沸點(diǎn)溫度氣化蒸發(fā)，生成氧化鋁氣體。氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入驟冷器迅速冷卻，使氣態(tài)氧化鋁凝結(jié)成球形微粒。再依次經(jīng)布袋收塵器、一級(jí)靜電收塵器、二級(jí)靜電收塵器，得到微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)球形氧化鋁粉體。
[0025]實(shí)施例2 :選用高純度氫氧化鋁為原料，輸送至氣化爐內(nèi)氣化平臺(tái)上，經(jīng)激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光輻射加熱，使氫氧化鋁分解成氧化鋁和水，并使氧化鋁迅速達(dá)到沸點(diǎn)溫度氣化蒸發(fā)，生成氧化鋁氣體。氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入驟冷器迅速冷卻，使氣態(tài)氧化鋁凝結(jié)成球形微粒。再依次經(jīng)布袋收塵器、一級(jí)靜電收塵器、二級(jí)靜電收塵器，得到微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)球形氧化鋁粉體。
[0026]實(shí)施例3 :選用高純度鋁為原料，輸送至氣化爐內(nèi)氣化平臺(tái)上，經(jīng)激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光輻射加熱，使鋁迅速達(dá)到沸點(diǎn)溫度氣化蒸發(fā)，同時(shí)在高溫下與空氣中的氧反應(yīng)，生成氧化鋁氣體。氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入驟冷器迅速冷卻，使氣態(tài)氧化鋁凝結(jié)成球形微粒。再依次經(jīng)布袋收塵器、一級(jí)靜電收塵器、二級(jí)靜電收塵器，得到微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)球形氧化鋁粉體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于:采用激光作為能量，利用激光的高密度功率輻射，使氧化鋁、氫氧化鋁或鋁原料氣化蒸發(fā)的方式生產(chǎn)出超細(xì)球形氧化鋁，具體包括以下步驟: 步驟(I):選用高純氧化鋁、高純氫氧化鋁或高純鋁的任意一種為原料； 步驟(2):將原料送至氣化爐內(nèi)氣化平臺(tái)上，用激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光直接輻射原料，在激光的高密度功率輻射效應(yīng)下，原料吸收能量迅速達(dá)到沸點(diǎn)溫度，氣化蒸發(fā)生成氧化鋁氣體，原料不同其反應(yīng)過(guò)程不同，其中: a.氧化鋁吸收能量，直接氣化生成氧化鋁氣體； b.氫氧化鋁受熱分解成氧化鋁和水，并在高溫下迅速氣化，生成氧化鋁氣體； c.鋁吸收能量氣化，在高溫下與空氣中的氧反應(yīng)，生成氧化鋁氣體； 步驟(3):氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下被快速吸入驟冷器進(jìn)行冷卻，在高溫環(huán)境中凝結(jié)成球形微粒； 步驟(4):經(jīng)布袋收塵、多級(jí)靜電收塵，得到微米級(jí)、亞納米級(jí)和納米級(jí)球形氧化鋁粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)所述冷卻采用水冷加風(fēng)冷加低溫液氮方式，氧化鋁氣體在引風(fēng)機(jī)作用下通過(guò)水冷、風(fēng)冷室和液氮室，使氧化鋁氣體迅速冷卻。風(fēng)冷所用空氣要進(jìn)行過(guò)濾以免將雜質(zhì)帶入。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法，其特征在于:該方法所用設(shè)備包括激光發(fā)生器、氣化爐、驟冷器、布袋收塵器、靜電收塵器。
【專利摘要】本發(fā)明屬金屬氧化物粉體功能材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)球形氧化鋁的生產(chǎn)方法。為解決目前國(guó)內(nèi)外球形氧化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、工藝參數(shù)難控制的問(wèn)題，提供一種新型的高溫氣化生產(chǎn)方法。該方法選用氧化鋁、氫氧化鋁或鋁為原料，送入氣化爐內(nèi)高溫氣化，再經(jīng)驟冷器冷卻，經(jīng)布袋收塵器、多級(jí)靜電收塵器收集，得到超細(xì)球形氧化鋁粉體。采用該工藝可生產(chǎn)出高純度、超細(xì)高品質(zhì)球形氧化鋁，粒徑達(dá)D50？0.4um，D30？0.1um，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢氣、廢水、固體廢物排出，并且投資少，產(chǎn)量高，可用于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
【IPC分類】C01F7/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105036164
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510342507
【發(fā)明人】劉音娜, 劉培佳, 王宏博, 劉亮
【申請(qǐng)人】天水佳吉化工有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月13日