氧化铝大类可以分为冶金级和非冶金级两种，冶金级主要应用于铝的冶炼，非冶金级用途广泛，主要应用于陶瓷、耐火材料、研磨抛光、玻璃、填料、催化剂、吸附剂、涂层材料等，不仅应用于冶金、化工、建材、机械、电子、医药、环保等行业，而且在航空航天、信息技术、新能源等髙精尖领域也得到了广泛应用。

纳米氧化铝

电子级氧化铝简介

从物相分类，氧化铝又可以分为α、γ、χ、θ、η、ρ等物相，其中α相是结构最为稳定的，具有耐酸碱、绝缘性能好、耐高温、导热率高等优点，因此应用也最多，通常其工业品名称为煅烧α-Al₂O₃，按照Na₂O含量又可分为普通钠、中钠、低钠型α-Al₂O₃。

电子级氧化铝主要应用于与电气性能有关的领域，比如电子基板、电子导热硅胶、绝缘填料、电池材料等，因此对电气性能要求较高，对于氧化铝来讲，Na₂O是主要的有害杂质，因此，应用于电子级的氧化铝通常为低钠的α-Al₂O₃。电子级氧化铝对产品的要求也相对于耐火、普通陶瓷等应用高很多。

变压器绝缘片氧化铝陶瓷基板

电子级氧化铝的质量控制要求

1.化学成分

一般来说α-Al₂O₃的主要杂质有Na₂O、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂等，除此还有一些微量元素，总杂质含量约0.5%，Al₂O₃含量≥99.5%。

其中，Na₂O含量是最为重要的一个指标，不但影响电子陶瓷的致密度，而且还由于Na₂O结合Al₂O₃生成具有一定导电性的β-Al₂O₃，从而影响其电气性能。例如在LCD玻璃中，由于Na离子会影响液晶和薄膜晶体管的化学稳定性，进而使半导体液晶材料和薄膜材料劣化，缩短显示器的寿命，并且还会污染生产线，通常液晶玻璃用α-Al₂O₃要求其中Na₂O含量不大于0.03%。因此，电子级的α-Al₂O₃都必须是低钠的产品。

Fe₂O₃、TiO₂等有色的氧化物不但对下游产品造成颜色的影响，同时还会导致电气性能下降，因此要求含量尽可能低。

SiO₂在下游产品中一般不是有害元素，比如陶瓷、玻璃等均需要添加SiO₂，但其含量的波动对产品的配料有一定的影响，要控制在一定的范围内。

CaO、MgO一般情况下含量很低，除特殊要求外，一般不作为专门控制。

另外，一些微量元素尽管含量极低，但对某些产品影响较大，必须严格控制，比如在LCD玻璃中，Cr、Cl、Li 等元素必须控制，要求含量在5 PPm之内。

2.粒度及颗粒形貌

α-Al₂O₃粉体的粒度的大小及其分布不但影响产品的加工性能，还会对产品本身的性能产生较大的影响。作为电子材料的应用，必须严格控制其粒度的大小及其分布。

当α-Al₂O₃粉体作为填料使用时，其微观形貌对其流变性和分散性有很大的影响，不同的形貌在有机基体中的粘度差异较大，一般来说，形貌越规整，其粘度越低。因此，为了降低粘度，提高颗粒均匀性，通过适当的工艺控制使α-Al₂O₃可以制备成球形、片状等规则形貌。

3.异物控制

α-Al₂O₃粉体中的杂质除了一般意义的化学杂质外，其引入的异物也是一种重要杂质，尤其是电子领域，由于制品非常精细，因此对异物的要求非常严格。一般情况下，混入的常见异物有金属颗粒、非金属颗粒、纤维等。

金属性异物对产品的电气性能的影响较大，同时也对外观产生较大的影响，比如，在陶瓷烧结中，一旦有10 pm 以上的含Fe颗粒，就会在陶瓷表面形成一个色点，造成产品的报废；在有机填充时，这些异物也会对制品的表面造成缺陷。

4.应用性能

衡量α-Al₂O₃粉体产品质量指标时，除了一般的理化指标外，其应用性能也是重要的衡量指标，尤其是应用到复合体系时，其工艺性能往往直接决定了下游生产能否稳定进行。例如，在电子陶瓷的制备过程中，α-Al₂O₃和陶瓷助剂配制成陶瓷浆料，浆体的流变性超出范围就会导致无法造粒；在用做环氧树脂或硅橡胶填料时，其固化性能就是一个重要的衡量指标。

对于粉体的应用性能，行业内通常采用针对具体应用领域做出一定的改性的方式。

电子级氧化铝的应用

1.环氧复合绝缘材料

因α-Al₂O₃的绝缘性能好，且和环氧树脂有较好的相容性，填充到环氧树脂中可以起到颗粒补强作用，并能提高导热能力，因此，可以和环氧树脂制备成复合材料，应用到高压绝缘材料，比如高压开关盆式绝缘子、高压互感器、绝缘拉杆、环氧套管等，电压等级从110~1000kV。

氧化铝高压绝缘陶瓷柱塞

2.电子陶瓷

α-Al₂O₃不但具有良好的成瓷性能，且具有高电阻率、高热导率、低介电常数、介电损耗，因此被制备成不同的电子陶瓷，主要用于电子封装、真空灭弧室、行波管﹑点火器等。

电气陶瓷其中之一就是集成电路基板，随着电子技术的发展，不断推出多层共烧技术(HTCC、LTCC)，进一步提高了集成电路的小型化，氧化铝陶瓷基片已成为应用最广泛的电子陶瓷，占电子陶瓷基片的90%，已成为电子工业不可或缺的材料。

氧化铝陶瓷基板

3.导热绝缘材料

α-Al₂O₃不但具有良好的绝缘性能，且热导率为30W/(m·K)，相对氮化铝、氮化硼等性价比高，且在硅胶、硅油体系有良好的分散性能，因此，在电子导热

绝缘领域占有很大的比重，常用于导热硅胶片、导热灌封胶、导热硅脂等材料。

导热硅胶垫片

4.电子玻璃

LCD（液晶）玻璃基板是一种区别于普通玻璃的电子玻璃，是平板显示的关键基础材料之一，其表面极其平整，厚度为0.1~0.7mm。不但表观质量要求苛刻，而且还要求极低的膨胀系数，良好的化学稳定性、高的机械强度等，是一种制备 技术要求极高的材料。

LCD玻璃属于无碱铝硼硅酸盐玻璃，即为SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-RO体系（RO为碱土金属），因此要求其中的氧化铝为低钠α-Al₂O₃，制造工艺主要有浮法、流孔下引法和溢流法3种。

液晶玻璃基板

5. 锂离子电池

Al₂O₃在锂离子电池领域应用量最大的是隔膜涂层，即将α-Al₂O₃粉体均匀的涂覆在一层有微孔结构的聚烯烃薄膜表面，用于隔离正负极防止短路，但又能保证锂离子自由通过。隔膜基膜一般材质为PE或PP，采用干法拉伸或湿法（相分离法）制成，然后在其表面涂覆氧化铝粉体为陶瓷涂覆膜，可极大减小隔膜收缩率，同时提高耐刺穿能力和吸液率，有效提高电池安全性能。

目前还有一种做法是将Al₂O₃粉体涂覆在电池极片上，同样也有利于提高电池的安全性能。

陶瓷隔膜

参考来源：

低钠α-Al₂O₃在电子领域的应用，李建忠、张勇、李晋峰（中铝郑州有色金属研究院有限公司）。

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