为了满足航空航天、汽车制造、电子科技还是医疗器械等精密制造领域，对产品的表面质量和精度的极高要求，通常需要使用物理机械或化学手段对工件进行抛光处理，在这个过程中，必不可少的材料就是能够对工件表面起磨削去除作用的的细小磨粒，即“抛光粉”。作为使用最广泛的抛光粉之一，氧化铝抛光粉切削速率快、出光效果好、生产工艺简单、成本低等优势，但由于不同氧化铝抛光粉的粒度、形貌、添加剂和硬度几个方面存在一定的差异，其应用场景也有所不同，以下简单盘点适用于精抛阶段的氧化铝抛光粉：

超细球形氧化铝粉

磨料的一个重要考量指标是“硬度”，硬度越大，切削力就大，去除工件的麻点、毛刺等的效率就越快。α-氧化铝的莫氏硬度高达9，接近世界上最硬的物质金刚石，具有很高的研磨效率，但高硬度也同样意味着其易对工件表面造成严重的损伤，因此，为了获取高质量的工件表面，可采用颗粒分布窄且均匀、团聚小易分散的纳米球形氧化铝作为抛光粉对工件进行精抛。

球形氧化铝抛光示意图

作为磨料的氧化铝颗粒，其粒度大小、形状、粒度分布都会影响抛光效果。在粒度大小上，α-氧化铝粉末的一次粒径（原晶大小）与表面抛光效果有直接关系，细且均匀的粒子不仅本身更利于获得优秀的表面质量，同时由于具有更强的体积效应，在抛光时更不易被压碎，产生边缘锋利的二次粒子，对工件表面造成破坏。因此超细球形氧化铝粉理论上可以使工件达到较高的平整度，满足精抛的需求。而在形貌上，球形氧化铝不仅带来了更好的分散性和流动性，缓解超细粉体较高表面能带来的团聚堆积现象，从而能被均匀分布在被抛光产品中，而且表面光滑无棱角的颗粒形貌，也可以避免对工件表面的造成细微划伤，从而进一步提高抛光表面的光洁度。目前高纯、亚微米级球形氧化铝粉常被制备高级化学机械抛光液，用于精密光学器件、石英晶体和半导体单晶等高精尖产品的加工。

片状氧化铝磨料

除了可以采用超细球形氧化铝粉来对工件进行精抛，还可以通过控制氧化铝的形貌可将其制为片状。片状氧化铝是近年来出现的一种性能优良的功能微粉材料，它属于α-Al₂O₃，具有明显的鳞状结构特征和较大的径厚比，其径向尺度一般为5-50μm，厚度一般在100-500nm之间，晶型发育良好的微粒还表现出规则的六角形貌，具备了微米粉体和纳米材料的双重特性。

片状氧化铝

在抛光领域的应用上，片状氧化铝区别于传统磨料的等积型或球形，其六角平板状的形貌可以使磨料颗粒的上下表面在研磨运动中平行于被加工工件表面，产生滑动的研磨效果，而非传统磨料的滚动研磨，因而最大限度避免了对工件表面产生随机划伤。同时，由于研磨压力是均匀分布在平板状磨粒表面，颗粒破碎减少，耐磨性大幅提高，因而能提供最佳的磨削效率和表面光洁度。目前，利用片状氧化铝对于电子材料、显像管玻壳、光学镜片等进行精抛，可将产品的合格品率提高10％至15％。不过，由于国外的技术封锁和垄断，目前中国的片状氧化铝高度依赖进口。

日本FUJIMI的PWA系列片状氧化铝研磨抛光剂

γ氧化铝磨料

尽管α-氧化铝凭借其高硬度、稳定性好等优点，已被广泛应用于集成电路和玻璃基片等元器件的表面抛光，但由于其在生产过程中，需要在1000℃以上的高温才能发生晶型转变，不仅能耗大，生产成本高，而且极易在高温下发生硬团聚，导致小粒径的磨粒生产较为困难。

氧化铝相变温度

而γ氧化铝硬度稍小，莫氏温度为6-8左右，可以虽然相比α相的氧化铝抛光粉来说，研磨效率略低，但可以为材料提供更好的光洁度，同时由于其转化温度较低，约为60℃不易硬团聚，其粒径可以做到几十甚至十几纳米，并将粒度分布控制得非常窄，适用于精密抛光应用，尤其是在需要高质量表面光洁度和严格公差的行业，目前有业内领先企业为细分领域开发了α-γ混晶氧化铝磨料（通过调整α相和γ相氧化铝的比例和制备工艺，可以定制复合磨料）以兼顾不同的磨削和抛光需求，适用于一些特殊的应用。

80%α氧化铝/20%γ氧化铝的混晶氧化铝磨料

（来源：US Research Nanomaterials, Inc）

γ氧化铝为原料制备的CMP浆料

小结

精密抛光是精密制造的关键工艺，直接影响到产品的性能、可靠性与成本。氧化铝作为最常用的抛光磨料，在精抛领域也有着广泛的应用领域。目前α相的超细球形氧化铝、片状氧化铝以及γ相氧化铝在精抛领域都得到了成功的应用，但各自也存在一定的局限，比如超细球形氧化铝、片状氧化铝的制备技术较难，生产成本高，γ氧化铝则由于硬度略低，研磨效率也相对较低。因此，我国仍将继续破解片状氧化铝、超细球形氧化铝的生产技术瓶颈，实现兼顾高质量、高效率氧化铝抛光粉的规模化制备。

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