A nagy-tisztaságú alumínium-oxid (HPA) 99,99%-os vagy nagyobb tisztaságú timföldpor anyagokat jelent. Kiváló optikai, elektromos, termikus és mechanikai tulajdonságainak köszönhetően kulcsfontosságú alapanyaggá vált, amely támogatja a modern csúcstechnológiás iparágak fejlődését. A LED-es világítástól és a lítiumelem-leválasztókon át a félvezető lapkákig és a csúcsminőségű{5}}optikai alkatrészekig a különböző tisztaságú, nagy-tisztaságú alumínium-oxid pótolhatatlan szerepet játszik.
4N nagy-tisztaságú alumínium-oxid
4N nagy-tisztaságú alumínium-oxid (tisztaság nagyobb vagy egyenlő, mint 99,99%, teljes szennyeződéstartalom legfeljebb 100 ppm). A hazai vállalkozások által gyártott nagy-tisztaságú alumínium-oxid késztermékek többsége a 4N szinten koncentrálódik, és csak közepes és -alacsony -kategóriás alkalmazásokban használható, mint például integrált áramköri hordozók, LED-fényporok, polírozó mikroporok és timföldkerámiák.
Ritka-földi foszforok
A 4N nagy-tisztaságú alumínium-oxidot főként ritka-földfém-trikromatikus foszforokban használják, egy gyakran használt lumineszcens anyagban, amely fontos szerepet játszik a világításban és a megjelenítési mezőkben. A ritka-földfém fényporok aktivátorokból és gazdamátrixból állnak; az előbbiek ritka-földelemek, az utóbbiak pedig oxidok vagy sók. Az iparban a magas hőmérsékletű-szilárd fázisú{8}}szintézis módszer a ritkaföldfém-foszforok fő gyártási folyamata. Aluminát alapú termékekhez nagy tisztaságú alumínium-oxidra van szükség.
Integrált áramköri szubsztrátumok
A 99,99%-ban nagy-tisztaságú -Al₂O3-ból készült szubsztrátumok stabil dielektromos állandóval (10), rendkívül alacsony veszteséggel (tanδ < 0,0002), magas hővezető képességgel (30 W/(m·K)) és 10 kV/mm-nél nagyobb szigetelési feszültséggel rendelkeznek. Aljzatokhoz és nagy{8}}frekvenciás/nagy sebességű-chipek és tápegységek hermetikus csomagolásához használják, megoldva a hőelvezetési és elektromos szigetelési problémákat. Például a Routao New Materials kémiai módszert használ a nagy -tisztaságú nano-alumínium-oxid por szintetizálására, magas -fázistartalommal, nagy tisztasággal, jó szinterezési aktivitással, kis primer krisztallitmérettel és szűk részecskeméret-eloszlással, a termék teljesítménye a világ vezető japán porcégeiéhez hasonlítható, nagy tisztaságú- A gyakorlatban az ebből a porból előállított vékony{16}filmes kerámia hordozók sűrűsége 3,93 g/cm³, hajlítószilárdsága pedig akár 700 MPa is, ami teljes mértékben összehasonlítható a japán Kyocerával.
Alumínium lítium akkumulátor-leválasztókhoz
A lítium akkumulátor-leválasztó kerámiabevonatokra szigorú követelmények vonatkoznak a tisztaságra, a részecskeméretre, a morfológiára, a felületmódosításra és a termékstabilitásra vonatkozóan, amelyek 4N5 vagy nagyobb tisztaságot és nano-léptékű nagy-tisztaságú ultrafinom alumínium-oxidot igényelnek. A kísérleti előkészítés során a folyamat paramétereit a különböző alkalmazási forgatókönyvekhez kell igazítani. A lítium akkumulátorokban használt alumínium-oxid esetében különös figyelmet kell fordítani a részecskeméret egyenletességére és a felületi jellemzőkre. Például a Zhejiang Jiupeng New Materials által gyártott akkumulátor-specifikus nano-alumínium-oxid CY-L30D részecskemérete 30 ± 5 nm, tisztasága pedig 99,99%; ez a specifikáció hatékonyan javíthatja az akkumulátor energiatárolási és biztonsági teljesítményét.
Precíziós kerámia alkatrészek
Az alumínium-oxid kerámia alkatrészek megfelelnek az ostyagyártás szilárdsági, pontossági, elektromos tulajdonságaira és korrózióállósági követelményeire speciális fizikai környezetben, például vákuumban és magas hőmérsékleten, és nagyon fontos szerepet játszanak az ostyagyártási folyamatban. Ahogy az integrált áramkörök gyártási folyamatai a 3 nm-es és fejlettebb csomópontok felé haladnak, a timföldkerámia alkatrészekkel szemben támasztott követelmények folyamatosan javulnak, és a 4N (nagyobb vagy egyenlő 99,99%) vagy annál magasabb ultra-nagy-tisztaságú alumínium-oxid szabványossá vált a maratási minőségű alkatrészeknél. Példaként az ESC tartógyűrűt véve a termék tisztasági követelményéből következtetve a felhasznált alumínium-oxid por tisztaságának általában 99,95% felett kell lennie.
5N nagy-tisztaságú alumínium-oxid
Zafír hordozók LED-ekhez
A zafír egykristályokat egyedülálló kristályszerkezetüknek, kiváló optikai tulajdonságaiknak, valamint erős mechanikai és kémiai stabilitásuknak köszönhetően széles körben alkalmazzák ideális hordozóanyagként nagy-integrált áramkörökben és szupravezető nanoszerkezetű filmekben, és ára is alacsonyabb, mint a SiN szubsztrátumoké. Az 1990-es évek óta a LED-es világítást egyre inkább hidegfényforrásként alkalmazzák, a zafírt pedig széles körben alkalmazzák hordozóanyagként.
A zafír előállításához használt nagy tisztaságú alumínium-oxidnak nagy tisztaságúnak kell lennie, és a nyersanyag nedvességtartalmának nagyon alacsonynak kell lennie. Amikor 2000 fok feletti hőmérsékleten megolvad, a víz jelenléte a molibdén tégely oxidációját okozhatja. Például a Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd. által gyártott 5N nagy-tisztaságú alumínium-oxid polikristályos anyag az egyetlen nyersanyag a zafírkristályok növekedéséhez. Nagy tisztasága biztosítja, hogy a végső zafírkristályok kiváló fényáteresztő képességgel, nagy keménységgel (Mohs-keménység 9-ig, a gyémánt után második helyen) és jó kémiai stabilitással rendelkezzenek.
Következő-generációs akkumulátoranyagok
A Jinghuang Technology kutatása szerint az 5N (99,999%) alumínium-oxid alkalmas nagy-feszültségű (4,5 V vagy annál nagyobb) vagy hosszú-ciklusú katódok (például nikkelben-gazdag NCM811) és szilárdtest-elektrolit módosítására. A nagyobb tisztaság csökkentheti a határfelületi mellékreakciókat, és javíthatja a magas hőmérsékleti stabilitást; például az -Al₂O3 85,1%-os kapacitásmegtartást érhet el 100 ciklus után 45 fokon.
A csúcstechnológiás{0}}iparágakban, például a szilárdtest{1}}akkumulátorokban, az alumínium-oxid tisztasági követelményei magasabbak és szigorúbbak, és legalább 99,995%-os tisztaságot követelnek meg a határfelületi impedancia csökkentése érdekében, míg a részecskeméretet szubmikron szinten (0,1–1 μm) kell szabályozni az ionos vezetőképesség javításához.
Átlátszó kerámia
A nagy-tisztaságú alumínium-oxid fontos átlátszó kerámiaanyag, és egyik felhasználási területe a nagynyomású-nátriumlámpacsövek gyártása. A nagynyomású-nátriumlámpák nagyon nagy fényhatékonyságú elektromos fényforrások. A nátriumgőz kisülése során 1000 fok feletti hőmérséklet keletkezik, és az üveglámpa cső nem bírja az erős korróziót. Csak a nagy-tisztaságú alumínium-oxid átlátszó kerámiák megjelenése után váltak gyakorlatilag alkalmazhatóvá a nagynyomású nátriumlámpák. A polikristályos, átlátszatlan, nagy-tisztaságú nano-alumínium-oxidból (VK-L100G, 99,999%) kialakított nano-alumínium-oxid átlátszó testet nagy-nyomású nátriumlámpa burokban használják, a fénykibocsátás kétszeresére növeli a fényhatásfokot, mint a higanyé.
Polírozó csiszolóanyagok
A nano-alumínium-oxid polírozó szuszpenziók rendkívül nagy tisztaságú, nagy-tisztaságú alumínium-oxidot igényelnek, jellemzően 4N (99,99%) vagy nagyobb, míg a csúcsminőségű precíziós polírozáshoz (például félvezető CMP) 5N (99,999%) vagy nagyobb mennyiségre van szükség. A nagy-tisztaságú nano-alumínium-oxid a legstabilabb szerkezettel, a legnagyobb keménységgel (Mohs 9), erős kémiai tehetetlenséggel rendelkezik, és nem oldódik vízben, savakban és lúgokban. Alkalmas ultra-kemény felületek, például zafír és szilícium-karbid csiszolására és durva polírozására, magas eltávolítási sebességet biztosítva.