頂立科技突破高純AlON粉體噸級量產(chǎn)技術 助力高端光學陶瓷研究與應用

氮氧化鋁（AlON）自被發(fā)現(xiàn)以來，因其多方面的優(yōu)異性能而廣受關注。其主要性能優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

光學性能*

AlON陶瓷在可見光到中紅外波長范圍內(nèi)具有良好的透過率，其理論透光率可媲美單晶藍寶石，是紅外窗口、激光器保護罩等光學元件的理想材料。

力學性能強悍

AlON陶瓷具有高硬度與高抗彎強度的同時兼具優(yōu)異的高溫力學性能，在高溫時也能夠保持較高強度，適合用于高溫觀察窗、透明裝甲等構件。

化學與熱穩(wěn)定性

AlON陶瓷耐酸堿腐蝕、抗氧化，能經(jīng)受大部分酸堿和有機物等腐蝕，同時抗熱震性能佳，因此廣泛適用于各類惡劣工作環(huán)境。

整體比較而言，AlON作為透明陶瓷其性能媲美于藍寶石，不僅具有良好的光學性能，而且具有高強度、高硬度，同時還耐高溫和耐雨蝕、沙蝕，但其制備成本低于藍寶石，且比藍寶石更適合于制造成復雜外形構件。因此，AlON陶瓷成為*具有發(fā)展前途的紅外窗口材料之一。

要制備綜合性能優(yōu)異的AlON透明陶瓷，需先獲得高純、超細的AlON粉體，因其性能直接影響*終陶瓷的性能。具體而言，粉體純度不足會導致許多問題，如不僅可能使粉體易水解而難以保存，還降低所制備陶瓷的性能。另外，AlON粉體的燒結活性與其粒度密切相關，因為通常粒徑越小，則比表面積越大，粉末的燒結活性就越高，越有利于燒結出致密、性能優(yōu)異的陶瓷。

目前制備AlON粉的方法有多種，常用的方法主要是以下兩種。

01、高溫固相合成法

高溫固相合成法是利用高純Al2O3和AlN在氮氣氣氛下合成得到AlON粉體。對于該方法，由于AlN粉體存在易水解問題，混料過程中需避免吸潮及與水接觸，以致于原材料混合過程工序復雜、工期時間長、人工成本高，因此不利于規(guī)�；�生產(chǎn)。另外，反應產(chǎn)物中，經(jīng)常有Al2O3和/或AlN殘存，難以分離去除，對所制備的AlON透明陶瓷各項性能會造成嚴重傷害。

Al2O3(s)+AlN(s)→AlON(s)

02、碳熱還原法

以碳粉為還原劑與高純氧化鋁混合，在高溫氮氣氣氛下燒結得到AlON粉體的方法稱為碳熱還原法（CRN法），反應過程中發(fā)生如下反應：

Al2O3(s)+C(s)+N2(g)→AlON(s)+CO(g)

碳熱還原反應過程中，AlN大部分是原位生成在Al2O3顆粒的表面，相較于高溫固相反應更完全，合成的產(chǎn)物粒徑更小，而且反應產(chǎn)物中通常只殘存易于去除的C。

因此，相比而言，CRN法工序簡單、工期較短、成本低，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。但是，在CRN法反應過程中，特別是批量合成過程中，AlON相的形成極易受到溫度和氣氛的影響，且采用不同的混合方式制備的原料混合物反應活性不盡相同。因此，合理調(diào)控CRN法合成AlON粉體反應中的原材料及其混合方式和合成工藝，才有望獲得物相批次穩(wěn)定、組分一致的純相AlON粉體，從而有助于實現(xiàn)綜合性能優(yōu)異的AlON透明陶瓷的制備。

基于AlON粉體的高制備難度和高品質(zhì)要求，頂立科技依托近20年熱工裝備研發(fā)的優(yōu)勢，憑借裝備與工藝的深度融合，經(jīng)過多年技術攻關，成功突破了高純超細AlON粉體碳熱還原批量穩(wěn)定合成技術瓶頸。并具備年產(chǎn)噸級高純、超細的AlON粉體的生產(chǎn)能力，每一批次產(chǎn)品純度≥99.9%，且粒徑分布（D50:1~5μm）可調(diào)控，滿足不同應用場景的多元化需求。這一關鍵技術的突破與產(chǎn)業(yè)化能力的形成，將助力高性能AlON透明陶瓷的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。