红色抛光粉和白色抛光粉区别,光鲜亮丽的抛光粉市场

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在精密机械和光学工业中,许多情况都会要求产品具备“光鲜亮丽”的表面,这么做的目的不仅是为了美感,更多时候是生产及使用上的需求。而为了达到这样的目的,就需要使用物理机械或化学手段降低物体表面的粗糙度,该过程被称为“抛光”。

抛光前后的产品效果往往会有巨大差异,比如说过去非抛光的液晶,外部光会在液晶表面发生漫反射,所以画面发灰,而现在的大屏幕液晶电视、高档显示器和手机表面都使用了抛光技术,对比度得到了显著提高,画面会比未经抛光的屏幕更加鲜艳靓丽。

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液晶画面对比

抛光工序中,必不可少的就是在被抛光物体表面高速磨耗使其光滑的细小磨粒,它们一般被称为“抛光粉”。抛光粉通常包括氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化铈等组分,不同的材料的硬度不同,在水中的化学性质也不同,因此使用场合也各不相同。

其中SiO2抛光粉出光效果好,但切削速率较低;金刚石或者SiC硬度高,切削速率快,但表面有划痕;而氧化铝抛光粉有着硬度适中,切削速率快、出光效果好、生产工艺简单、成本低等优势,因此在机器制备、光学加工、饰品加工、汽车修理维护等领域都受到相当程度的重用,为我国带来了巨大的经济效益和社会效益。

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氧化铝抛光粉的分类

氧化铝抛光粉主要成分为α-Al2O3,而为了提高抛光效果,一般会在合成制备工序中加入分散剂,除此之外还有悬浮剂、润滑剂、乳化剂等辅助成份。

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氧化铝微粉的结构形貌因用途而异,对于化学机械抛光应用的氧化铝来说,目前常用的粉体形貌主要是球形片状,其主要原因是:

①当料浆中采用的氧化铝为球形(尤其为超细粉)时,去除率高,抛光速度快,抛光面不易产生细微划痕,光洁度高,可用于半导体单晶、石英晶体和精密光学器件等高精尖产品的加工。

②当料浆中使用的是片状氧化铝时,由于其具有良好的分散稳定性和平行排列性,可使片状氧化铝的上下表面基本平行于被抛光材料的表面,最大限度地避免了材料表面下的损伤,使抛光后的表面平滑如镜,可用于陶瓷的抛光和光学显微镜之类的玻璃表面的抛光。

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氧化铝粉体的可控制备

正如上文所言,氧化铝的显微结构对性能有着重要影响,因此近年来氧化铝的形貌控制一直是人们研究的热点。而为了得到理想的氧化铝产品,一般会通过改变其制备的不同原料、添加剂、温度等工艺参数,从而对显微结构和晶体结构进行调控。

1.球形氧化铝粉

①沉淀法:将原料先配制成溶液,将沉淀剂加入含有铝盐的溶液中,形成沉淀后脱水,干燥后再热处理,最后得到超细氧化铝粉体。

②溶胶-乳液-凝胶法:此方法是利用油相和水相间的界面张力制造微小的球形液滴,使溶胶粒子的形成及凝胶化都被限定在微小的液滴中进行,最终获得球形的沉淀颗粒。

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溶胶-乳液-凝胶法制得的球形氧化铝的形貌

③滴球法:将氧化铝溶胶滴入到油层中,靠表面张力的作用形成球形的溶胶颗粒,随后溶胶颗粒在氨水溶液中凝胶化,最后将凝胶颗粒干燥、煅烧形成球形氧化铝。

④气溶胶分解法:通常以铝醇盐为原料,利用其易水解和高温热解的性质,采用相变的物理手段将铝醇盐气化,然后与水蒸汽接触水解雾化,再经高温干燥或直接高温热解,从而实现气-液-固或气-固相的转变,最终形成球形氧化铝粉体。

⑤射频等离子体法:形状不规则的氧化铝颗粒由携带气体通过加料枪喷入等离子体炬中,被迅速加热而熔化,熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴,并在极短的时间内迅速凝固,从而形成球形的颗粒。

⑥喷射法:喷射法制备球形氧化铝的实质是在较短的时间内实现相的转变,利用表面张力的作用使产物球形化,根据相转变的特点又可以分为喷雾热解法、喷雾干燥法和喷射熔融法。

2.片状氧化铝粉体

①机械法:将一定配比的原料混合后采用球磨、搅拌磨、超微气流粉碎、振动磨等方法将原料进行机械粉碎混合,在长时间的混合研磨过程中,原料颗粒相互冲撞,受到冲击力、摩擦力和剪切力等各种力的作用,逐渐被粉碎变成超细的颗粒。

②涂膜法:将前驱体配制成溶胶,然后将溶胶均匀地涂在表面光滑的基体材料中,烘干后将膜从基底上剥离掉,即可得到片状氧化铝粉体。还可以将膜进行热处理来适应不同的需求。

③水热法:在密闭的容器中(反应釜),以水作为反应介质,在高温高压的环境下反应原料在熔盐中充分溶解,然后形成氧化铝晶粒,最终长成片状。

④熔盐法:由于物质在熔盐中的迁移速率远远高于固相反应,所以熔盐法可以显著降低反应温度和缩短反应时间;其次,熔盐法还可以有效地控制晶粒的尺寸和形状,合成具有特定形貌的粉体。

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熔盐法制备的片状氧化铝

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总结

随着高新技术的兴起与发展,未来市场对抛光粉体的需求将不断增加。据有关机构预计,2025年大部分国家抛光粉市场的规模预计将从2018年的1.4亿美元增长到2025年的2.5亿美元,因此市场前景相当可观。可预见,氧化铝抛光粉体的制备技术在未来必将向更低成本、更高性能的方向发展,因此对制备技术就更需要重视起来了——4月15-16日粉体圈将在山东淄博举办“2021年全国氧化铝粉体与制品创新发展论坛”,届时相关精彩报告多多,请不要错过!

资料来源:

氧化铝抛光磨料的可控制备及分散性研究,田莉。

氧化铝系化学机械抛光磨料的制备及颗粒分级,赵晓媛。

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