氮化鋁粉體的制備工藝:碳熱還原法:碳熱還原法就是將混合均勻的Al2O3和C在N2氣氛中加熱,首先Al2O3被還原,所得產物Al再與N2反應生成AlN,其化學反應式為:Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)→2AlN(s)+3CO(g);其優(yōu)點是原料豐富,工藝簡單;粉體純度高,粒徑小且分布均勻。其缺點是合成時間長,氮化溫度較高,反應后還需對過量的碳進行除碳處理,導致生產成本較高。高能球磨法:高能球磨法是指在氮氣或氨氣氣氛下,利用球磨機的轉動或振動,使硬質球對氧化鋁或鋁粉等原料進行強烈的撞擊、研磨和攪拌,從而直接氮化生成氮化鋁粉體的方法。其優(yōu)點是:高能球磨法具有設備簡單、工藝流程短、生產效率高等優(yōu)點。其缺點是:氮化難以完全,且在球磨過程中容易引入雜質,導致粉體的質量較低。環(huán)氧樹脂作為一種有著很好的化學性能和力學穩(wěn)定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低。金華耐溫氧化鋁品牌
氮化鋁在陶瓷在常溫和高溫下都具有良好的耐蝕性、穩(wěn)定性,在2450℃下才會發(fā)生分解,可以用作高溫耐火材料,如坩堝、澆鑄模具。氮化鋁陶瓷能夠不被銅、鋁、銀等物質潤濕以及耐鋁、鐵、鋁合金的溶蝕,可以成為良好的容器和高溫保護層,如熱電偶保護管和燒結器具;也可以抵御高溫腐蝕性氣體的侵蝕,用于制備氮化鋁陶瓷靜電卡盤這種重要的半導體制造裝備的零部件。由于氮化鋁對砷化鎵等熔鹽表現(xiàn)穩(wěn)定,用氮化鋁坩堝代替玻璃來合成砷化鎵半導體,可以消除來自玻璃中硅的污染,獲得高純度的砷化鎵半導體。成都納米氮化硼品牌粘結劑是氮化鋁陶瓷粉末的載體,決定了喂料注射成形的流變性能和注射性能。
氮化鋁(AlN)具有高導熱、絕緣、低膨脹、無磁等優(yōu)異性能,是半導體、電真空等領域裝備的關鍵材料,特別是在航空航天、軌道交通、新能源汽車、高功率LED、5G通訊、電力傳輸、工業(yè)控制等領域功率器件中具有不可取代的作用。目前用于制備復雜形狀AlN陶瓷零部件的精密制備技術主要有模壓成型、注射成型、凝膠注模成型,它們均為有模制造技術。此外,陶瓷3D打印成型也可實現(xiàn)AlN陶瓷零部件的精密制造,但該方法用于氮化鋁陶瓷成型方面的研究較少,實際應用還有待于進一步的研究,故不在的討論范圍之內。
氮化鋁陶瓷的流延成型:粘結劑和增塑劑,在流延漿料中加入粘結劑與增塑劑主要是為了提高薄片的強度和改善薄片的韌性及延展性。流延薄片在室溫下自然干燥時,溶劑不斷揮發(fā),粘結劑則能自身固化成三維網絡結構防止薄片中的顆粒沉降,并且賦予薄片一定的強度。增塑劑的引入保證了薄片的柔韌性,同時降低了粘結劑在室溫和較低溫度時的玻璃化轉變溫度。流延成型的工藝特點:優(yōu)點:設備不太復雜,工藝穩(wěn)定,可連續(xù)生產,效率高,自動化程度高,坯膜性能均一且易于控制, 適于制造各種超薄形陶瓷器件,氧化鋁陶瓷基片等。缺點:坯體密度小,收縮性高。氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應用。
氮化鋁選用高純度且為微粉的“氮化鋁粉末”,一般而言氧質量含量在1.2%以下,碳質量含量為0.04%以下,F(xiàn)e含量為30ppm以下,Si含量為60ppm以下。氮化鋁粉體的很大粒徑很好控制在20μm以下的氮化鋁粉末。此處,“氧”基本上屬于雜質,但有防止過分煅燒的作用,因此為了防止煅燒導致的煅燒體強度下降優(yōu)先選用氧質量含量在0.7%以上的氮化鋁粉末。此外,在原料中常含有“煅燒助劑”,大多使用稀土金屬化合物、堿土金屬化合物、過渡金屬化合物等。例如可選用氧化釔或氧化鋁等,這些煅燒助劑與氮化鋁粉體形成復合的氧化物液相,該液相帶來煅燒體的高密度化,同時,提取氮化鋁晶粒中屬于雜質的氧,以結晶晶界的氧化物進行偏析,從而使氮化鋁基板的導熱率提高。氮化鋁的商品化程度并不高,這也是影響氮化鋁陶瓷進一步發(fā)展的關鍵因素。東莞高導熱氮化鋁多少錢
在實際產品中,氮化鋁的晶體結構不能完全均均勻分布,并且存在許多雜質和缺陷。金華耐溫氧化鋁品牌
氮化鋁陶瓷微觀結構對熱導率的影響:在實際應用中,常在AlN中加入各種燒結助劑來降低AlN陶瓷的燒結溫度,與此同時在氮化鋁晶格中也引入了第二相,致使熱傳導過程中聲子發(fā)生散射導致熱導率下降。添加燒結助劑引入的第二相會出現(xiàn)幾種情況:從分布形式來看,可分為孤島狀和連續(xù)分布在晶界處;從分布位置來看,可分為分布在晶界三角處和晶界其他處。連續(xù)分布的晶??蔀槁曌犹峁┝烁苯拥耐ǖ?,直接接觸AlN晶粒比孤立分布的AlN晶粒具有更高的熱導率,所以第二相是連續(xù)分布的更好;分布于晶界三角處的AlN陶瓷在熱傳導過程中產生的干擾散射較少,而且能夠使AlN晶粒間保持接觸,故而第二相分布在晶界三角處更好。此外,晶界相若分布不均勻,會導致大量的氣孔存在,阻礙聲子的散射,導致AlN的熱導率下降,晶界含量、晶界大小以及氣孔率對熱導率的表現(xiàn)也有一定的影響。因此,在AlN陶瓷的燒結過程中,可以通過改善燒結工藝的途徑,如提高燒結溫度、延長保溫時間、熱處理等,改善晶體內部缺陷,盡可能使第二相連續(xù)分布以及位于三叉晶界處,從而提高氮化鋁陶瓷的熱導率。金華耐溫氧化鋁品牌