铝包氧化铝的改性研究论文

铝包氧化铝改性的研究

(巢湖学院化学系, 安徽巢湖 238000)

摘要：氧化铝陶瓷具有储量丰富、耐高温、耐腐蚀、耐磨损及高温抗氧化性等优异性能而被广泛应用于研制金属陶瓷材料复合材料、高分子陶瓷复合材料。但由于氧化铝与金属材料及高分子材料物理化学性能的巨大差异，使复合材料制备过程中不同组分间润湿性较差，复合质量不高，复合材料的性能远达不到理论指标。为改善界面的润湿性，使复合材料的组织变得更加均匀，从而改善复合材料的性能。本论文以铝粉和氧化铝粉末为原料，利用机械力化学法（高能球磨法）制备铝包覆氧化铝粉。研究不同工艺、不同球磨时间对结果的影响。并将所有试样进行X衍射仪分析。氧化铝粉由原始的白色转为包覆后的灰白色，铝除包覆在氧化铝粉体表面，部分还在复合粉体之间形成粉体之间的镶嵌和塑性连接。实验结果表明：球磨时间是影响包覆粉体粒度的重要条件，在X小时内，球磨时间长，粉体粒径小，最小粒径为Xnm。球磨时，液相载体正已烷的加入改善了复合粉体分散性，并且纳米粉体保持了一定的非晶性质。

关键词：氧化铝；表面包覆；改性；机械力化学法

A S tu dy O f Al u mi ni u m-Coa te d Alumina

M odi fi c a ti o n

W u Y e

(C h e m i s t r y d e p a r t m e n t,C h a o h u C o l l e g e, Chaohu 238000,Anhui,China)

Abstract : Aluminum oxide powders coated with aluminium by the method of machinery force chemistry(high energy ball milling). The coating makes the white powders into gray. Experiment results show that high energy ball milling enables some Aluminum to coat on the surface of aluminum oxide and others adheres between the powders.It indicates that high energy ball milling achieves the plastic coating.The milling time is an important factor which extremely effect the particle size of the composite powders.Within X hours,the longer the milling time,the smaller is the particle size of composite powders.The smallest particle size is Xnm. In addition,Hexanol plays an important part on the dispersion of the nanopowders during the ball milling.

Keywords: alumina ; surface cover; change nature ; the method of machinery force chemistry 目前,国内外对氧化铝粉体表面改性的研究很重视, 氧化铝粉体以其热膨胀系数小热导率高,耐磨,耐腐蚀等特点越来越广泛地应用在陶瓷与金属复合材料领域中。但氧化铝陶瓷的韧塑性较差，而且氧化铝微粉在陶瓷成型中易团聚，从而使坯体的微观结构变得不均匀，影响下一道工序，最终影响了材料的整体性能，大大地限碍了超细微粉优势的发挥，为了扩大陶瓷的应用范围，必须解决陶瓷的成型工艺，由此产生了对超细粉的表面改性研究，为了改善氧化铝与金属在物化性质上的巨大差异，使复合材料界面结合强度足够理想，国内外作了大量的工作,其中增强体表明涂层改性是较为

有效的一种途径。本文研究了利用机械力化学法在氧化铝粉体表面包覆一层铝使其表面性质发生改变，主要目的在于提高氧化铝陶瓷与金属复合材料界面结合强度。

1 绪论

1.1 氧化铝的特点及应用

1.1.1 普通氧化铝的特点及应用

氧化铝（或称为刚玉;白玉;红宝石;蓝宝石;刚玉粉）通常称为“铝氧”，是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。它是铝电解生产的中的主要原料。氧化铝是铝和

氧的化合物，分子式为Al

2O

3

。在矿业、制陶业和材料科学上又被称为矾土。

制备方法为：强热氢氧化铝，可得无定形之白色氧化铝粉末。

2Al(OH)

3→ Al

2

O

3

+3H

2

O

主要用途有：

（1）红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝，因为其它杂质而呈现不同的色泽。红宝石含有氧化铬而呈红色，蓝宝石则含有氧化铁及氧化钛而呈蓝色。

（2）在铝矿的主成份铁铝氧石中，氧化铝的含量最高。工业上，铁铝氧石经由Bayer process纯化为氧化铝，再由Hall-Heroult process转变为铝金属。

（3）氧化铝是金属铝在空气中不易被腐蚀的原因。纯净的金属铝极易与空气中的氧气反应，生成一层薄的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。这层氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化。这层氧化物薄膜的厚度和性质都能通过一种称为阳极处理（阳极防腐）的处理过程得到加强。

（4）铝为电和热的良导体。铝的晶体形态金刚砂因为硬度高，适合用作研磨材料及切割工具。

（5）氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。

（6）与金属的复合

热喷涂技术作为当今工业中广泛使用的最行之有效的表面工程方法之一,它是一

种材料表面强化和表面改性的新技术,可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减摩和密封等性能,已广泛应用于航空、航天、军工、机械制造等领域。

（8）与有机物的复合

氧化铝粉体可用作塑料、橡胶等高聚物的填料。这些无机填料的晶体结构、粒度、颗粒形状、表面性质等决定其填充性能。现代新型高聚物材料不仅要求非金属矿物填料具有增容和降低材料成本的功效，更重要的是能够具有补强或提高高聚物的耐热性