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要做出高性能纳米氧化铝陶瓷,需要注意什么?——专访浙江蔚蓝航盾精密陶瓷科技有限公司董事长连加松
6009 2023-04-11

中国粉体网讯  新型陶瓷作为新材料的重要分支,已经成为许多高技术领域发展的关键材料,陶瓷人的贡献与智慧关乎着我国整个工业的发展与进步。2023年3月9日,由中国粉体网主办,萍乡市湘东区人民政府、江西萍乡龙发实业股份有限公司、萍乡市工业陶瓷行业商会协办的“第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”在江西萍乡湘东区会议中心隆重开幕!会议期间,我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目,围绕新型陶瓷技术与产业发展进行访谈交流。本期,我们邀请到的是浙江蔚蓝航盾精密陶瓷科技有限公司董事长连加松。



中国粉体网:连总您好,请问您是如何与先进陶瓷结缘的?


连总:这要从三个方面来讲,第一点,我是1984年开始研究高纯纳米氧化铝的,经历了二十多年的研究,对氧化铝粉体有比较深刻的认识,我认为好的原料更应该往下游发展,比如精密陶瓷部件。第二点,氧化铝是地球中存在的比较丰富的资源,其应用广泛,但在国内高端氧化铝粉体制备精密陶瓷部件方面的研发相对欠缺。第三点,在市场上,对于高纯纳米氧化铝粉体方面的开发不多,传统的氧化铝企业对这方面的关注度不够,材料是一个国家科学技术和工业水平的反映和标志,本人对这方面很有兴趣,想把自己的产业链延展做出更好的产品来。


中国粉体网:请问连总,蔚蓝精瓷的主要陶瓷产品有哪些?


连总:我们的主要产品一个是中高端的氧化铝陶瓷基板,第二个就是防弹片、防弹陶瓷,第三个就是开发发动机里的活塞部件,再一个就是耐强酸、耐高温泵用叶轮。


中国粉体网:防弹陶瓷是什么材质的?


连总:以氧化铝为主,主要用3N氧化铝粉体压制成型,再烧结成氧化铝陶瓷。


中国粉体网:目前公司的整体规模怎么样?


连总:公司是从去年下半年开始投入设备,今年开始生产,将计划完成三千万左右的目标,目前基础设施已到位,我相信公司将会朝好的方向发展。


中国粉体网:连总,纳米氧化铝陶瓷相对普通氧化铝陶瓷,它的优势体现在哪些方面?


连总:从材料本身来讲,无论是传统氧化铝陶瓷还是纳米氧化铝陶瓷,都可笼统为氧化铝陶瓷。随着纳米技术的发展,粉体也朝着粒径分布窄、平均粒度小的方向发展,那么纳米氧化铝陶瓷的优势有几点:


第一,纳米氧化铝粉体所制备的材料在力学强度上有很大的优势。它突破了传统氧化铝陶瓷因粉体原料粒径大、分布不均匀且一致性差造成氧化铝陶瓷的脆性与性能的不确定性。纳米氧化铝陶瓷能极大地改善了陶瓷的韧性、质量的稳定性和一致性。比如用纳米氧化铝粉体制备的陶瓷部件用在高转速部件(分级轮)或高耐磨损部件的应用场合中,起到了关键的作用。


第二,在烧结节能减排方面也有很大的优势。普通氧化铝陶瓷烧结温度较高,一般到1600-1700℃之间,甚至更高。用纳米氧化铝粉体制备陶瓷烧结温度可控制在1400-1600℃之间,并且烧结成的氧化铝陶瓷在表面性能、内部结构、功能特性都表现的较为优异。


第三,随着半导体芯片趋向小型化,陶瓷基板作为半导体的基础核心材料,被要求厚度越来越薄的同时,且强度也要相应提高。如果用粒径较大的粉体来制备陶瓷基板,就容易断裂且不能做薄。随着目前氧化铝粉体材料的粒径越来越小,陶瓷基板的厚度可以做的较薄。那么,纳米氧化铝粉体制备陶瓷基板使得半导体芯片轻量化且强度不变甚至提高成为可能。


中国粉体网:纳米氧化铝陶瓷在原料方面,细度需达到什么标准?


连总:纳米氧化铝主要指粉体的颗粒直径≤100纳米,甚至更小。尽管纳米氧化铝粉体制备的陶瓷具有很多优点,但技术方面还有很大发展空间,如运用小粒径的纳米粉体制备陶瓷,要克服粉体细度对陶瓷制备过程中产生的影响。我认为,目前把纳米粉体粒径控制在80到几百纳米之间做陶瓷制品是比较适用的,市场空间也比较大。


中国粉体网:制备纳米氧化铝陶瓷的关键工艺有哪些?


连总:制备纳米氧化铝陶瓷的方法有很多,有物理法、化学法、化学物理法。首先要制备出理想的前驱体,必须要求颗粒分布均匀,在粉体外貌上接近球形或者类球形;其次是粉体分散性好,为避免粉体二次团聚,就需要对氧化铝粉体进行表面改性,利用粉体界面技术添加分散剂,使得粉体颗粒分布均匀,在成型工序中才能使得成品压制结实。那么,制备纳米氧化铝陶瓷工艺中,不仅仅单用任何一个方法,在我看来应该是化学、物理两种方法穿插结合使用才能做好纳米粉体材料。但是如果在市场上购买较粗的氧化铝粉体单单靠物理研磨是不可能做成优质的纳米氧化铝粉体的,因为想做优质的纳米氧化铝陶瓷产品,它除了粒径分布均匀,还要求粉体颗粒形貌较好,粉体颗粒形貌单靠物理技术是做不出来的。


中国粉体网:公司掌握了哪些陶瓷制造的核心技术?


连总:我们目前掌握的主要工艺是异丙醇铝水解法,这个也是我们这几十年来一直在做的项目。首先是合成工艺中要解决原始粒径要达到纳米级别的要求,这是很重要的;其次是氧化铝粉体在转相过程,不能出现严重团聚现象,这就要控制氧化铝粉体的煅烧工艺,使得粉体晶粒形成和颗粒尺寸得到控制;最后是氧化铝粉体转相过程中(转为α相),不能过烧,粉体烧结过度会导致颗粒变大、黏连严重,这样的粉体用于制备陶瓷是达不到理想要求的。


中国粉体网:那么,公司从原料合成,样品成型再到烧结成型、后期加工,都是自己完成的吗?


连总:目前,我把公司分为几个模块来进行运营。由浙江超微细新材料有限公司专做粉体;蔚蓝航盾精密陶瓷科技有限公司专做精细陶瓷。这两个模块都是氧化铝产业链上的重要环节,由不同的团队去完成。


中国粉体网:那企业的氧化铝粉体主要采用醇铝水解法制备?


连总:醇铝水解法制备氧化铝粉体是一个很好的制备工艺。一个产业想做大做强,不能只做单一材料,不同材料应该采用不同的制备工艺来完成。比如做蓝宝石这类材料,在纯度方面,采用醇铝水解法制备出来的粉体,纯度方面达到要求。也有一些产品用到2N或者3N氧化铝粉体,那这部分我们可能会采购市面上纯度达标,颗粒度好的粉体来进行表面改性技术,以满足不同产品的需求,这就丰富了产品的种类。我们公司氧化铝陶瓷粉体产品纯度定位在99.5、3N、4N甚至到5N;在粉体类别上,具备纳米、亚微米、微米级别的系列陶瓷粉体。因为,我认为在中国市场中低端氧化铝粉体是不缺的,比较缺乏的是中高端产品。


中国粉体网:公司在技术创新方面做了哪些工作?


连总:我本身就是做科研出身,在科研单位工作多年。公司从1995年开始就成立了研发中心,到现在我们拥有一支优秀的研发团队,粉体研发和陶瓷研发是由相应的专业团队分别来完成。研发团队研发任务明确,有合理的考核制度,有严格的激励机制,采用物质奖励和精神奖励相结合,调动技术人员的积极性,形成研发、创新的良好的企业文化。


(中国粉体网编辑整理/空青)

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