中國粉體網訊
國內氧化鋁過剩產能達1002萬噸!
據SMM,截止到目前氧化鋁總建成產能達9695萬噸,而電解鋁建成產能4516.1萬噸。按照一噸電解鋁消耗1.925噸的氧化鋁來計算,國內的氧化鋁過剩產能達到了1002萬噸。
從現有的用途,大體可以把氧化鋁分為兩大類:一類是用作電解鋁,占氧化鋁產量的大多數;另一類為非冶金氧化鋁,也叫精細氧化鋁。根據國際鋁業協會(IAI)統計,2021年我國精細氧化鋁產量為375.5萬噸,即便考慮到精細氧化鋁生產消耗量,我國的氧化鋁產能仍嚴重過剩。
高端高純氧化鋁仍依賴進口
由于高純氧化鋁的應用領域廣,產品系列化和延伸空間大,與其他高新技術產業的關聯度高,使得其現實市場十分可觀,而且隨著應用領域的不斷擴大、產品不斷派生衍化和發展,高純氧化鋁市場前景極為看好。
近年來,我國在高純氧化鋁的微量雜質控制方面都取得了突破性的進展,出現了一批能夠生產4N級高純氧化鋁的企業,但整體來說,我國的高純氧化鋁產業仍處于發展初級階段,產量和質量仍處于一般水平,無法滿足國內迅速增長的需求,高端高純氧化鋁(4N5以上和納米級)基本由國外企業壟斷,尤其是日本住友化學公司目前占據著市場核心位置。
高純氧化鋁已成為21世紀新型尖端材料之一
高純氧化鋁是精細氧化鋁中的高端品類,所謂高純氧化鋁是指最低純度為99.99%的氧化鋁,具備常規材料所不具備的光、電、熱、磁以及機械特性,應用極為廣泛。
1、鋰電池隔膜
隨著鋰離子充電電池容量的不斷提高,其內部蓄積能量越來越大,內部溫度會提高,若溫度過高會使隔膜被融化而造成短路。由于高純納米氧化鋁具有絕緣、隔熱、耐高溫等特性,因此可將其用于鋰電池的涂層,在鋰電池隔膜上涂一層納米氧化鋁涂層,可避免電極之間短路,提高鋰電池使用安全性。此外,應用高純納米氧化鋁對鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰和磷酸鐵鋰等材料進行表面包覆還可大幅減小界面阻抗,額外提供電子傳輸隧道,有效阻止電解液對電極的侵蝕,此外還能容納粒子在Li+脫嵌過程中的體積變化,防止電極結構的損壞。
2016-2025年中國無機涂覆膜用量如下:數據來源:GGII
近年來,隨著不斷增長的新能源汽車生產和銷售,隔膜將進一步擴大市場發展,根據GGII預測,2025年預計無機涂覆膜用量為39.0億平方米,2021-2025年復合增長率將高達25.54%。
2、精細陶瓷領域
因高純超細氧化鋁具有精細的結構、均勻的組織、特定的晶界結構、高溫穩定性和良好的加工性能、絕緣耐熱及可與多種材料復合等特性,以其為原料制成的精細陶瓷應用廣泛。利用其耐磨及尺寸穩定性,可制成陶瓷刀具、球磨體、粉碎機等粉碎裝置內的易損件及成型機械、工具、量具、軸瓦等;利用其耐磨、表面光滑度及耐腐蝕性,可制成機械密封、滑輪及化學工業中閥門、流量計、噴射頭等;利用其穩定性可制造精密過濾膜、峰窩狀陶瓷器件等;利用其絕緣性可制造陶瓷多層板、電火花塞等。
3、集成電路領域
在集成電路領域,除了用于陶瓷基板,高純氧化鋁的高端應用還有集成電路設備用精密部件,此類陶瓷相較于一般的精細陶瓷而言性能方面要求更為嚴苛。
2022年全球前端晶圓廠設備(不含封裝測試的前道工藝設備,一般為晶圓制造設備)支出預計將超過980億美元,高精密陶瓷部件的價值約占半導體設備的10%以上,其中高性能氧化鋁陶瓷被廣泛應用其中。
高純氧化鋁拋光板,來源:日本京瓷
例如在刻蝕設備中,主要采用高純Al2O3涂層或Al2O3陶瓷作為刻蝕腔體和腔體內部件的防護材料。除了腔體以外,等離子體設備的氣體噴嘴,氣體分配盤和固定晶圓的固定環等也需用到氧化鋁陶瓷;在晶圓拋光工藝中,氧化鋁陶瓷可被廣泛應用于拋光板、拋光磨墊校正平臺、真空吸盤等。
4、稀土熒光粉領域
稀土熒光粉是常用的發光材料。稀土熒光粉由激活劑與基質組成,前者是稀土元素,后者是氧化物或鹽。在工業中,高溫固相合成法是稀土熒光粉的主要生產方法,對于鋁酸鹽系的產品而言,需要用到高純氧化鋁。
5、催化劑載體領域
高純氧化鋁可用作催化劑載體,廣泛應用于廢氣凈化方面,如化工、尾氣處理、煙氣凈化等。
6、醫學材料領域
由高純氧化鋁作為原料的陶瓷基體具有較大強度且摩擦系數低等優點,且在基本的生理條件下基本不會有腐蝕現象的產生,具有較好的結構相容性,使生物陶瓷的空隙中長入了許多連貫組織,提高陶瓷與機體的結合強度,因此目前在臨床上該基體被廣泛應用,可用作人工骨骼、關節、牙根種植體等。
7、藍寶石襯底領域
高純氧化鋁完好的晶型結構使其具有優異的透過率,在高溫下性能也很穩定,可用于生長單晶藍寶石,藍寶石可用于制作半導體、薄膜襯底等。用作制備藍寶石的高純氧化鋁要求具備較高的純度,且原料中的水分含量要求非常低,在超過2000℃高溫熔化時,水的存在可導致鉬坩堝氧化。此外高純ɑ-Al2O3不會互相黏結造成容器堵塞。單晶藍寶石技術日益成熟,各大領域對單晶藍寶石的需要也日益增加。
目前,企業及投資機構紛紛看好高純氧化鋁行業的發展前景,國家在政策上也給予了大力支持,如工信部已將高純氧化鋁列入《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2021年版)》,并提出具體的性能要求。因此,實現高純氧化鋁替代進口,滿足國內市場需求將是發展趨勢。
《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2021年版)》對高純氧化鋁的性能要求
在此背景下,2023年3月9-10日,中國粉體網將在江西萍鄉舉辦“2022第五屆新型陶瓷技術與產業高峰論壇”。屆時,我們邀請到中科院上海硅酸鹽研究所王士維研究員作題為《高純氧化鋁粉體的應用及發展現狀》的報告。
專家介紹:
王士維,男,1964年11月生,博士,研究員,博士生導師;中國科學院透明光功能無機材料重點實驗室主任。堅持“研以致用”理念,長期從事結構陶瓷和透明陶瓷研究。主持(完成)國家自然科學基金、“863”計劃、重點研發計劃子課題和中科院重點部署項目等20余項。發表SCI論文230余篇,獲授權發明專利49項,制定國家建材行標1項和上海市企標5項。帶領團隊組織研制和生產的碳-石英復合材料和中紅外透明陶瓷等材料和器件已在近十種特種裝備中得到實際應用;研發的半透明氧化鋁管和大尺寸氧化鋁載盤等六項成果已實現轉移轉化。
參考來源:
[1]王彧.高純氧化鋁市場現狀分析及發展方向
[2]陳湘根.工業鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁研究及工業應用
[3]殷倩楠.鋁酸鈉溶液有機醇溶析法制備高純氧化鋁
(中國粉體網編輯整理/山川)
注:圖片非商業用途,存在侵權告知刪除