一个“球”，可能就影响高纯氧化铝应用的”命运“

高纯氧化铝因其优异的光学、电学、热学和机械性能，成为支撑现代高新技术产业发展的关键基础材料。从LED照明、锂电池隔膜，到半导体晶圆、高端光学元件，不同纯度等级的高纯氧化铝扮演着不可替代的角色，也对粉体质量提出了更高的要求。在高纯纳米氧化铝粉体的制备过程中，采取球磨机、砂磨机等湿法超细研磨设备是粉碎阶段的首选设备。而在超细粉碎设备的使用中，研磨介质的选择是一个非常重要的问题，它决定了粉碎过程中的成本和粉碎效率的高低以及粉碎后产品的品质。常见的研磨介质有玻璃球、硅酸锆球、钢珠、氧化铝球、氧化锆球等，这些对湿法研磨工艺和粉体粒度的减小起到重要作用。但需要注意的是，耐磨性能再好的磨介球，也无法完全避免磨耗，而损耗的部分会落入物料造成污染。因此，厂家都会尽量选用材质一样或相近的磨介球。

一、影响氧化铝磨介球的因素 

氧化铝瓷球是一种摩擦磨损构件，其磨损率受内部因素和外部因素的影响，其中内部因素影响较大。氧化铝陶瓷的耐磨性与自身的材料的力学性能、显微结构的协同作用有着密切的关系，目前针对陶瓷的韧性和晶粒尺寸是研究最多的，也是与耐磨性能关系最为密切的内部因素，韧性对陶瓷的影响极大。由于晶粒越小，陶瓷的耐磨性越好，所以耐磨陶瓷正朝着微晶化方向发展。在利用研磨设备粉体粉碎时，研磨介质的脆性断裂磨损不仅影响到研磨介质自身的寿命，还容易导致粉碎污染问题，因此为了降低研磨对氧化铝粉体纯度带来的影响，往往需要采用耐磨且高纯的氧化铝陶瓷研磨珠来进行研磨。

二、原料的选择

纯度

一般来说，采用高纯度α-Al2O3粉末是制备性能优良的氧化铝研磨球的重要前提条件。这主要是因为：第一，选用高纯α-Al2O3粉末制备研磨球，可以有效降低烧结后造成空洞的风险，以及避免无机杂质在高温环境下与陶瓷粉体反应或残留在基体中形成微裂纹的可能，可保证氧化铝研磨球的致密性，使其具有较高的研磨效率及耐磨性能；第二，选用高纯粉料，即使研磨球磨损严重，有掉落的粉体也不会对高纯氧化铝粉体造成粉碎污染，保证了粉体的纯度。

粒径

研磨球的磨损机理主要是发生塑形变形和部分穿晶断裂，产生轻微磨损，如果晶粒粗大，会发生晶界断裂，产生严重磨损，而晶粒越小，陶瓷的耐磨性能越好。因此，在选择粉体粒度时，应该尽可能使用颗粒尺寸小的α-Al2O3原料，以便减小陶瓷的晶粒度，提高研磨球的耐磨性能。另外，小颗粒与大颗粒相比较，颗粒比表面积或表面能相对大，所以其烧结驱动力大，烧结温度低，同时烧结密度较高，能提高材料的力学性能。

三、成型技术也很关键

通常研磨球的球形度越好，研磨所得到产品的粒径分布越均匀。研磨球尺寸越小，在研磨过程中球与球的接触点就越多，物料被研磨的机会越多，能够将物料研磨得更细。目前，国内外的球形陶瓷研磨体的生产成型技术包括：滴定成型、等静压成型和滚动法成型等。不同的成型方法制备的产品质量也存在着差距。

滴定成型

滴定法也称为外凝胶法，是一种能连续高效生产小粒径陶瓷微球的方法，其特点是由浆料滴出的小球在油性介质中利用表面张力成型。该成型方法得到的球形度比传统滚动成型法好，且微珠内部均匀，致密度大，不需要加料喷胶处理，也无需模具，在小粒径陶瓷球生产的技术层面上优于等静压法和滚动法。

等静压成型

等静压是在球形软模具中填充粉末，将软模具密封到冷等静压机的工作腔中，在各个方向上用均匀压力的液体介质压缩模具，脱模后得到球形素坯。等静压和均匀的高压使球形坯料均匀致密，生坯强度更高。但由于模具的限制导致生产效率低下，制约了等静压成型技术在小粒径瓷球生产上的应用。

滚动成型

滚动成型法也是如今大规模生产小粒径研磨珠的主流技术，其原理类似于“滚雪球”，通过喷洒粘结剂液体以润湿球芯，再将干粉添加到潮湿球芯的外部，然后由滚动作用压实而形成的。该方法原理简单，生产效率高，仍是毫米级陶瓷球成型的最佳方法。现如今国内许多企业通过控制优化各项参数，喷雾、喷粉装置实现自动化，可以大规模生产氧化铝、氧化锆等优质陶瓷球。 

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