[发明专利]一种高精度氧化铝抛光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机粉体制备领域，特别涉及一种高精度α-氧化铝抛光粉的制备方法，制备的α-氧化铝抛光粉具有很高的抛光精密度和极小的中心粒径，较窄的粒度分布。

背景技术

近年来，国内对α-氧化铝的需求日益旺盛，主要是由于目前高端手机市场其玻璃屏幕都采用蓝宝石玻璃，在中国手机市场的玻璃供应商主要为美国康宁，而主要蓝宝石玻璃的手机使用商为我们众所周知，它们是小米、联想、华为、三星、LG、苹果等高端手机制造商。由此刺激了国内对蓝宝石玻璃抛光粉的研究。

α-氧化铝是一种硬度极高的抛光材料，其硬度为8.8，同时由于其良好的稳定性和均匀性被广泛用于集成电路、玻璃基板、蓝宝石玻璃等元器件的抛光，因此，α-氧化铝抛光粉被广泛研究，对于α-氧化铝抛光粉如何能够获得较好的表面形貌，更小的磨粒粒径，更窄的粒度分布，更简洁的制备工艺，相关科研工作者做出了大量的努力和工作。

如CN 101824279 A公开了一种氧化铝抛光粉及其生产方法,其制备方法包括如下步骤：将原料α-氧化铝与水打浆,然后分级，获得产物。此发明的氧化铝抛光粉，具有中位径粒小，粒度分布范围窄的特点，可用于液晶显示屏用玻璃，平面显示、光学元件、超薄玻璃基片、玻璃磁盘等电子产品元器件的精密抛光加工。但是此发明没有对抛光粉的抛光速率及对工件抛光后工件的表面粗燥度提出要求。

如CN 1398939公布了一种抛光组合物，它是一种至少含有氧化硅、氧化铝的研磨剂，但是没有对抛光材料的粒度提出要求。

随着科学技术的快速发展，对于抛光磨料行业的科技含量不断提高要求，如何提高抛光磨料的质量，增强其耐磨性一直是行业内的研究热点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种高精度氧化铝抛光粉的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明各组分质量比Al₂O₃: SiO₂=12:1～8:3, CeO₂: TiO₂=1:1～3:1；

本发明抛光粉晶型为α-氧化铝，其抛光粉初始抛蚀量大于0.30 mg/(cm²·min)，连续抛光8h后抛光粉的抛蚀量仍大于0.15 mg/(cm²·min)；抛光蓝宝石玻璃后玻璃表面在10μm×10μm范围内的粗糙度RMS值降至0.15nm以下。

一种高精度氧化铝抛光粉的制备方法如下：

1）按硝酸铝、硅溶胶的质量比，硝酸铈与氧化钛粉末的质量比取料，先将硅溶胶溶于乙醇和水的混合溶液中得到溶液①，在分别取铝和铈的硝酸盐试剂，各自配置成溶液，得到溶液②和③，将①②③溶液混合并加入氧化钛粉末，然后加入分散剂，在搅拌的情况下至溶液混合均匀；

2）将步骤1）得到的混合均匀的溶液经喷雾干燥机喷雾干燥，得到固体粉末颗粒； 

3）将步骤2中所得粉末颗粒在旋转管式炉中煅烧，先将粉末颗粒预烧、保温，再高温煅烧、保温，随后随炉冷却，得到α-氧化铝抛光粉。

本发明采用喷雾干燥法制备氧化铝抛光粉干燥速度快，所得产品为球状颗粒，粒度均匀，流动性好，溶解性好，产品纯度高，质量好；产品粒径、松密度、水分在一定范围内可以调节。

本发明采用了先预烧、再煅烧的焙烧制度，合理的预烧条件可以先除去水分和一些杂质气体，避免产品产生气泡和裂纹，同时消除内应力，增加颗粒强度，预烧结还可以传递一些能量给试样粒子，增加终烧阶段驱动能，缩短烧结时间。

本发明采用旋转管式炉来煅烧粉体控温精度高、保温效果好、炉膛温度均匀性高，调控合理的焙烧参数使得制备的抛光粉颗粒大小均匀，粒径分布范围小，粉体分散性好。

本发明通过向氧化铝抛光粉中引入SiO₂、CeO₂、TiO₂是想通过各抛光粉之间的协同作用，提高氧化铝抛光粉的抛光性能。

本发明通过在硝酸铝溶液中引入硅溶胶，利用胶体的特殊性质包裹硝酸铝粒子，同时利用硅离子和铝粒子之间特殊的亲和作用，使硝酸铝和硅离子在煅烧的过程中形成原子替代造成颗粒表面带电，从而使其在抛光的过程中具有良好的分散性，同时使其在煅烧时，具备更窄的粒度分布；还因为氧化硅制备简单，价格低廉，用氧化硅替代氧化铝不仅可以提高抛光粉的抛光性能，还有很好的经济效益。