為了滿足航空航天、汽車制造、電子科技還是醫療器械等精密制造領域，對產品的表面質量和精度的極高要求，通常需要使用物理機械或化學手段對工件進行拋光處理，在這個過程中，必不可少的材料就是能夠對工件表面起磨削去除作用的的細小磨粒，即“拋光粉”。作為使用最廣泛的拋光粉之一，氧化鋁拋光粉切削速率快、出光效果好、生產工藝簡單、成本低等優勢，但由于不同氧化鋁拋光粉的粒度、形貌、添加劑和硬度幾個方面存在一定的差異，其應用場景也有所不同，以下簡單盤點適用于精拋階段的氧化鋁拋光粉：

超細球形氧化鋁粉

磨料的一個重要考量指標是“硬度”，硬度越大，切削力就大，去除工件的麻點、毛刺等的效率就越快。α-氧化鋁的莫氏硬度高達9，接近世界上最硬的物質金剛石，具有很高的研磨效率，但高硬度也同樣意味著其易對工件表面造成嚴重的損傷，因此，為了獲取高質量的工件表面，可采用顆粒分布窄且均勻、團聚小易分散的納米球形氧化鋁作為拋光粉對工件進行精拋。

球形氧化鋁拋光示意圖

作為磨料的氧化鋁顆粒，其粒度大小、形狀、粒度分布都會影響拋光效果。在粒度大小上，α-氧化鋁粉末的一次粒徑（原晶大小）與表面拋光效果有直接關系，細且均勻的粒子不僅本身更利于獲得優秀的表面質量，同時由于具有更強的體積效應，在拋光時更不易被壓碎，產生邊緣鋒利的二次粒子，對工件表面造成破壞。因此超細球形氧化鋁粉理論上可以使工件達到較高的平整度，滿足精拋的需求。而在形貌上，球形氧化鋁不僅帶來了更好的分散性和流動性，緩解超細粉體較高表面能帶來的團聚堆積現象，從而能被均勻分布在被拋光產品中，而且表面光滑無棱角的顆粒形貌，也可以避免對工件表面的造成細微劃傷，從而進一步提高拋光表面的光潔度。目前高純、亞微米級球形氧化鋁粉常被制備高級化學機械拋光液，用于精密光學器件、石英晶體和半導體單晶等高精尖產品的加工。

片狀氧化鋁磨料

除了可以采用超細球形氧化鋁粉來對工件進行精拋，還可以通過控制氧化鋁的形貌可將其制為片狀。片狀氧化鋁是近年來出現的一種性能優良的功能微粉材料，它屬于α-Al₂O₃，具有明顯的鱗狀結構特征和較大的徑厚比，其徑向尺度一般為5-50μm，厚度一般在100-500nm之間，晶型發育良好的微粒還表現出規則的六角形貌，具備了微米粉體和納米材料的雙重特性。

片狀氧化鋁

在拋光領域的應用上，片狀氧化鋁區別于傳統磨料的等積型或球形，其六角平板狀的形貌可以使磨料顆粒的上下表面在研磨運動中平行于被加工工件表面，產生滑動的研磨效果，而非傳統磨料的滾動研磨，因而最大限度避免了對工件表面產生隨機劃傷。同時，由于研磨壓力是均勻分布在平板狀磨粒表面，顆粒破碎減少，耐磨性大幅提高，因而能提供最佳的磨削效率和表面光潔度。目前，利用片狀氧化鋁對于電子材料、顯像管玻殼、光學鏡片等進行精拋，可將產品的合格品率提高10％至15％。不過，由于國外的技術封鎖和壟斷，目前中國的片狀氧化鋁高度依賴進口。

日本FUJIMI的PWA系列片狀氧化鋁研磨拋光劑

γ氧化鋁磨料

盡管α-氧化鋁憑借其高硬度、穩定性好等優點，已被廣泛應用于集成電路和玻璃基片等元器件的表面拋光，但由于其在生產過程中，需要在1000℃以上的高溫才能發生晶型轉變，不僅能耗大，生產成本高，而且極易在高溫下發生硬團聚，導致小粒徑的磨粒生產較為困難。

氧化鋁相變溫度

而γ氧化鋁硬度稍小，莫氏溫度為6-8左右，可以雖然相比α相的氧化鋁拋光粉來說，研磨效率略低，但可以為材料提供更好的光潔度，同時由于其轉化溫度較低，約為60℃不易硬團聚，其粒徑可以做到幾十甚至十幾納米，并將粒度分布控制得非常窄，適用于精密拋光應用，尤其是在需要高質量表面光潔度和嚴格公差的行業，目前有業內領先企業為細分領域開發了α-γ混晶氧化鋁磨料（通過調整α相和γ相氧化鋁的比例和制備工藝，可以定制復合磨料）以兼顧不同的磨削和拋光需求，適用于一些特殊的應用。

80%α氧化鋁/20%γ氧化鋁的混晶氧化鋁磨料

（來源：US Research Nanomaterials, Inc）

γ氧化鋁為原料制備的CMP漿料

小結

精密拋光是精密制造的關鍵工藝，直接影響到產品的性能、可靠性與成本。氧化鋁作為最常用的拋光磨料，在精拋領域也有著廣泛的應用領域。目前α相的超細球形氧化鋁、片狀氧化鋁以及γ相氧化鋁在精拋領域都得到了成功的應用，但各自也存在一定的局限，比如超細球形氧化鋁、片狀氧化鋁的制備技術較難，生產成本高，γ氧化鋁則由于硬度略低，研磨效率也相對較低。因此，我國仍將繼續破解片狀氧化鋁、超細球形氧化鋁的生產技術瓶頸，實現兼顧高質量、高效率氧化鋁拋光粉的規?；苽?。

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