氮化鋁陶瓷的注射成型:陶瓷注射成型技術(CIM)是一種制造復雜形狀陶瓷零部件的新興技術,在制備復雜小部件方面有著其不可比擬的獨特優(yōu)勢。隨著近年來全球范圍內(nèi)電子陶瓷產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷擴大,CIM 技術誘人的應用前景更值得期待。該工藝主要包括喂料制備、注射成型、脫脂和燒結(jié)。粘結(jié)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。良好的粘結(jié)劑可起到形狀維持的作用,且有效減少坯體變形和脫脂缺陷的產(chǎn)生。陶瓷注射成型粘結(jié)劑須具備以下條件:流動特性好,注射成型黏度適中,且黏度隨溫度不能波動太大,以減少缺陷產(chǎn)生;對粉體的潤濕性和粘附作用好;具有高導熱性和低熱膨脹系數(shù)。 一般由多組分有機物組成,單一有機粘結(jié)劑很難滿足流動性要求。根據(jù)氮化鋁的熱傳導性能,低致密度的樣品存在的大量氣孔,會影響聲子的散射。紹興微米氮化鋁粉體銷售公司
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(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)動或振動,使硬質(zhì)球?qū)ρ趸X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(chǎn)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(zhì),導致粉體的質(zhì)量較低。紹興微米氮化鋁粉體銷售公司氮化鋁抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。
氮化鋁于1877年合成。至1980年代,因氮化鋁是一種陶瓷絕緣體(聚晶體物料為 70-210 W?m?1?K?1,而單晶體更可高達 275 W?m?1?K?1 ),使氮化鋁有較高的傳熱能力,至使氮化鋁被大量應用于微電子學。與氧化鈹不同的是氮化鋁無毒。氮化鋁用金屬處理,能取代礬土及氧化鈹用于大量電子儀器。氮化鋁可通過氧化鋁和碳的還原作用或直接氮化金屬鋁來制備。氮化鋁是一種以共價鍵相連的物質(zhì),它有六角晶體結(jié)構(gòu),與硫化鋅、纖維鋅礦同形。此結(jié)構(gòu)的空間組為P63mc。要以熱壓及焊接式才可制造出工業(yè)級的物料。物質(zhì)在惰性的高溫環(huán)境中非常穩(wěn)定。在空氣中,溫度高于700℃時,物質(zhì)表面會發(fā)生氧化作用。在室溫下,物質(zhì)表面仍能探測到5-10納米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可保護物質(zhì)。但當溫度高于1370℃時,便會發(fā)生大量氧化作用。直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩(wěn)定。礦物酸通過侵襲粒狀物質(zhì)的界限使它慢慢溶解,而強堿則通過侵襲粒狀氮化鋁使它溶解。物質(zhì)在水中會慢慢水解。氮化鋁可以抵抗大部分融解的鹽的侵襲,包括氯化物及冰晶石〔即六氟鋁酸鈉〕。
隨著電子和光電行業(yè)蓬勃發(fā)展,電子產(chǎn)品的功能越發(fā),同時體積也越來越小,使集成電路(IC)和電子系統(tǒng)在半導體工業(yè)上也朝向高集成密度以及高功能化的方向發(fā)展。目前,封裝基板材料主要采用氧化鋁陶瓷或高分子材料,但隨著對電子零件的承載基板的要求越來越嚴格,它們的熱導率并不能滿足行業(yè)的需求,而AlN因具有良好的物理和化學性能逐步成了封裝材料的首要選擇。氮化鋁陶瓷室溫比較強度高,且不易受溫度變化影響,同時熱導率高(比氧化鋁高5-8倍)且熱膨脹系數(shù)低,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的極熱,是一種優(yōu)良的耐熱沖材料及熱交換材料,作為熱交換材料,可望應用于燃氣輪機的熱交換器上。成型工藝是陶瓷制備的關鍵技術,是提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)之一。
由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術要求,加上設備投資大、制造工藝復雜,氮化鋁陶瓷基片重點制造技術被日本等國家的幾個大公司掌控。氮化鋁陶瓷基片制備、燒結(jié)及后期加工等特殊要求較高,尤其是在產(chǎn)品領域?qū)Ξa(chǎn)品性能、穩(wěn)定性等要求更高,再加上設備投資大、制造工藝復雜。目前,我國氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)缺乏重點技術,再加上我國大多數(shù)氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小,研發(fā)投入資金有限,技術人員較少且經(jīng)驗不足,導致我國氮化鋁陶瓷基片整體技術水平較低,產(chǎn)品缺乏競爭力,主要集中在中低端產(chǎn)品。近幾年,中國氮化鋁基板生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增長趨勢很快,原有企業(yè)也積極擴大生產(chǎn)規(guī)模。氮化鋁產(chǎn)量不斷增長,增長速度有加快趨勢,但是國內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量仍然不足,不能滿足國內(nèi)需求,還需要從國外大量進口。氮化鋁陶瓷片川于大功率半導體集成電路和大功率的厚模電路。大連球形氮化鋁銷售公司
氮化鋁薄膜用于薄膜器件的介質(zhì)和耐磨、耐熱、散熱好的鍍層。紹興微米氮化鋁粉體銷售公司
AlN自擴散系數(shù)小難以燒結(jié),一般采用添加堿土金屬化合物及稀土鑭系化合物,通過液相燒結(jié)實現(xiàn)燒結(jié)致密化。燒結(jié)助劑能在燒結(jié)初期和中期明顯促進AlN陶瓷燒結(jié),并且在燒結(jié)的后期從陶瓷材料中部分揮發(fā),從而制備純度及致密化程度都較高的AlN陶瓷材料及制品。在此過程中,助燒劑的種類、添加方式、添加量等均會對AlN陶瓷材料及制品的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結(jié)助劑應遵循以下原則:能在較低的溫度下與AlN顆粒表面的氧化鋁發(fā)生共熔,產(chǎn)生液相,這樣才能降低燒結(jié)溫度;產(chǎn)生的液相對AlN顆粒有良好的浸潤性,才能有效起到燒結(jié)助劑作用;燒結(jié)助劑與氧化鋁有較強的結(jié)合能力,以除去雜質(zhì)氧,凈化AlN晶界;液相的流動性好,在燒結(jié)后期AlN晶粒生長過程中向三角晶界流動,而不至于形成AlN晶粒間的熱阻層;燒結(jié)助劑很好不與AlN發(fā)生反應,否則既容易產(chǎn)生晶格缺陷,又難于形成多面體形態(tài)的AlN完整晶形。紹興微米氮化鋁粉體銷售公司
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