片狀氧化鋁拋光粉是怎么生產(chǎn)出來的？
片狀氧化鋁拋光粉并不是把普通熔融或煅燒氧化鋁簡(jiǎn)單磨細(xì)，而是走了一條“先做成大片，再剝成薄片”的工藝路線。核心思路可以概括為：
熔融→急冷→結(jié)晶→剝離→分級(jí)→表面改性
1. 原料熔融
使用 99.9 % 以上的高純鋁鹽（通常是高純 Al(OH)? 或 4N 級(jí) Al?O?）在 2 000 °C 左右電弧爐內(nèi)快速熔融，得到高純 Al?O? 熔體。
關(guān)鍵：FUJIMI 會(huì)往熔體里一次性加入 0.3–1.2 wt % 的“片晶助長(zhǎng)劑”——通常是 Na?O、B?O?、SiO?、TiO? 中的一種或兩種，作用是降低熔體黏度、誘導(dǎo)后續(xù)形成大片 α-Al?O? 晶核。
2. 可控急冷（Spin-Cooling）
熔體從爐嘴流出后，落在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥或水冷金屬帶上，冷卻速度 10³–10? K/s。
結(jié)果：得到 0.1–0.3 mm 厚、內(nèi)部充滿平行排列的 α-Al?O? 片晶的“玻璃-陶瓷”帶狀物。急冷使晶粒來不及長(zhǎng)成等軸狀，只能沿二維方向快速鋪展，這是后續(xù)能剝出“片”而不是“塊”的前提。
3. 受控再結(jié)晶退火
帶狀物被剪成 5–10 cm 的小片后，裝入隧道窯，在 1 300–1 450 °C 保溫 2–6 h。
目的：
- 把亞穩(wěn) γ/θ-Al?O? 全部轉(zhuǎn)成 α-Al?O?；
- 讓片晶繼續(xù)橫向長(zhǎng)大到 5–30 µm 直徑，厚度卻只有 0.1–0.3 µm，徑厚比 >50；
- 助熔劑在晶界處富集，形成一層 5–20 nm 的“弱結(jié)合玻璃相”，為下一步機(jī)械剝離埋伏筆。
4. 機(jī)械剝離（ Wet Delamination ）
退火后的帶狀物其實(shí)很脆，F(xiàn)UJIMI 采用“濕式剝片+超聲”兩步法：
a) 把帶狀物與 0.2 wt % 檸檬酸水溶液一起進(jìn)高速剪切機(jī)（線速度 25–30 m/s），10 min 內(nèi) 90 % 的片晶從玻璃相骨架上剝離；
b) 漿料直接進(jìn) 40 kHz 超聲槽，進(jìn)一步把仍粘連的“雙片”或“疊片”打散，得到單片率 >95 % 的懸浮液。
5. 濕法分級(jí)
用連續(xù)式臥式離心機(jī) + 水力旋流器組合，把 0.1 µm 以下的碎屑和 5 µm 以上的“厚片”同時(shí)去掉，保留 0.2–3 µm 的窄分布區(qū)間。FUJIMI 的專利點(diǎn)在于“離心-旋流”兩級(jí)閉環(huán)，可把 D50 控制在 ±0.05 µm 以內(nèi)。
6. 表面改性 & 干燥
為了做拋光漿料時(shí)不團(tuán)聚，在濕態(tài)下直接加入 0.3–0.8 wt % 的硅烷偶聯(lián)劑（通常是氨基或環(huán)氧基硅烷），讓片晶表面帶正電；隨后噴霧干燥，得到 D50 1 µm 左右、松裝密度 0.15 g cm?³ 的“雪花狀”二次顆粒。用戶只要把粉倒進(jìn)水里，二次顆粒 30 s 內(nèi)即可自發(fā)解聚成單片，無需再超聲。
總之，片狀氧化鋁拋光粉，是“先熔融合成大片晶，再借玻璃相弱界面把大片剝成超薄單片”，而不是傳統(tǒng)意義上的“自上而下”機(jī)械研磨；正因?yàn)樗袠O薄刃面平滑，才能在 CMP 或精密滾拋中既保持高切除率又不產(chǎn)生深劃傷。
