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(yīng)生成AlN,其化學(xué)反應(yīng)式為:Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)→2AlN(s)+3CO(g);其優(yōu)點(diǎn)是原料豐富,工藝簡(jiǎn)單;粉體純度高,粒徑小且分布均勻。其缺點(diǎn)是合成時(shí)間長(zhǎng),氮化溫度較高,反應(yīng)后還需對(duì)過量的碳進(jìn)行除碳處理,導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。高能球磨法:高能球磨法是指在氮?dú)饣虬睔鈿夥障?,利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng),使硬質(zhì)球?qū)ρ趸X或鋁粉等原料進(jìn)行強(qiáng)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(diǎn)是:高能球磨法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝流程短、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是:氮化難以完全,且在球磨過程中容易引入雜質(zhì),導(dǎo)致粉體的質(zhì)量較低。由于鋁和氮的原子序數(shù)小,氮化鋁本身具有很高的熱導(dǎo)率。金華單晶氮化硼廠家直銷
氮化鋁是一種綜合性能優(yōu)良的陶瓷材料,由于氮化鋁是共價(jià)化合物,自擴(kuò)散系數(shù)小,熔點(diǎn)高,導(dǎo)致其難以燒結(jié),直到20世紀(jì)50年代,人們才成功制得氮化鋁陶瓷,并作為耐火材料應(yīng)用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。自20世紀(jì)70年代以來,隨著研究的不斷深入,氮化鋁的制備工藝日趨成熟,其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電子整機(jī)和電子元器件正朝微型化、輕型化、集成化,以及高可靠性和大功率輸出等方向發(fā)展,越來越復(fù)雜的器件對(duì)基片和封裝材料的散熱提出了更高要求,進(jìn)一步促進(jìn)了氮化鋁產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。廣州片狀氮化鋁粉體生產(chǎn)商氮化鋁是一種很有前途的高功率集成電路基片和包裝材料。
氮化鋁是共價(jià)鍵化合物,屬于六方晶系,纖鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu),呈白色或灰白色。室溫強(qiáng)度高,且強(qiáng)度隨溫度的升高下降較慢。氮化鋁導(dǎo)熱性好,熱膨脹系數(shù)小,是良好的耐熱沖擊材料。具有優(yōu)異的抗熱震性。AlN的導(dǎo)熱率是Al2O3的2~3倍,熱壓時(shí)強(qiáng)度比Al2O3還高。氮化鋁對(duì)Al和其他熔融金屬、砷化鎵等具有良好的耐蝕性,尤其對(duì)熔融Al液具有極好的耐侵蝕性,還具有優(yōu)良的電絕緣性和介電性質(zhì)。但氮化鋁的高溫抗氧化性差,在大氣中易吸潮、水解,和濕空氣、水或含水液體接觸產(chǎn)生熱和氮并迅速分解。在2516℃分解,熱硬度很高,即使在分解溫度前也不軟化變形。氮化鋁和水在室溫下也能緩慢地進(jìn)行反應(yīng),而被水解。和干燥氧氣在800℃以上進(jìn)行反應(yīng)。
氮化鋁粉體的成型工藝有多種,傳統(tǒng)的成型工藝諸如模壓,熱壓,等靜壓等均適用。由于氮化鋁粉體的親水性強(qiáng),為了減少氮化鋁的氧化,成型過程中應(yīng)盡量避免與水接觸。另外,據(jù)中國(guó)粉體網(wǎng)編輯了解,熱壓、等靜壓雖然適用于制備高性能的塊體氮化鋁瓷材料,但成本高、生產(chǎn)效率低,無法滿足電子工業(yè)對(duì)氮化鋁陶瓷基片用量日益增加的需求。為了解決這一問題,近年來人們研究采用流延法成型氮化鋁陶瓷基片。流延法目前已成為電子工業(yè)用氮化鋁陶瓷的主要成型工藝。流延成型制備多層氮化鋁陶瓷的主要工藝是:將氮化鋁粉料、燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑、溶劑混合均勻制成漿料,通過流延制成坯片,采用組合模沖成標(biāo)準(zhǔn)片,然后用程控沖床沖成通孔,用絲網(wǎng)印刷印制金屬圖形,將每一個(gè)具有功能圖形的生坯片疊加,層壓成多層陶瓷生坯片,在氮?dú)庵屑s700℃排除粘結(jié)劑,然后在1800℃氮?dú)庵羞M(jìn)行共燒,電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。由于氮化鋁的聲表面波速度高,具有壓電性,可用作聲表面波器件。
氮化鋁粉體的合成方法:自蔓延高溫合成法:該方法為鋁粉的直接氮化,充分利用了鋁粉直接氮化為強(qiáng)放熱反應(yīng)的特點(diǎn),將鋁粉于氮?dú)庵悬c(diǎn)然后,利用鋁和氮?dú)庵g的高化學(xué)反應(yīng)熱使反應(yīng)自行維持下去,合成AlN。其反應(yīng)式與Al粉直接氮化法相同,即為2Al+N2→2AlN。化學(xué)氣相沉積法:利用鋁的揮發(fā)性化合物與氮?dú)饣虬睔夥磻?yīng),從氣相中沉淀析出氮化鋁粉末;根據(jù)選擇鋁源的不同,分為無機(jī)物(鹵化鋁)和有機(jī)物(烷基鋁)化學(xué)氣相沉積法。該工藝存在對(duì)設(shè)備要求較高,生產(chǎn)效率低,采用烷基鋁為原料會(huì)導(dǎo)致成本較高,而采用無機(jī)鋁為原料則會(huì)生成腐蝕性氣體,所以目前還難以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。氮化鋁陶瓷具有高熱導(dǎo)率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學(xué)性能。大連超細(xì)氮化鋁粉體品牌
氮化鋁膜是指用氣相沉積、液相沉積、表面轉(zhuǎn)化或其它表面技術(shù)制備的氮化鋁覆蓋層。金華單晶氮化硼廠家直銷
影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的因素:影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的主要因素有晶格的氧含量、致密度、顯微結(jié)構(gòu)、粉體純度等。氧含量及雜質(zhì):對(duì)于氮化鋁陶瓷來說,由于它對(duì)氧的親和作用強(qiáng)烈,氧雜質(zhì)易于在燒結(jié)過程中擴(kuò)散進(jìn)入AlN晶格,與多種缺陷直接相關(guān),是影響氮化鋁熱導(dǎo)率的很主要根源。在聲子-缺陷的散射中,起主要作用的是雜質(zhì)氧和氧化鋁的存在,由于氮化鋁易于水解和氧化,表面形成一層氧化鋁膜,氧化鋁溶入氮化鋁晶格中產(chǎn)生鋁空位。使得氮化鋁晶格出現(xiàn)非諧性,影響聲子散射,從而使氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率急劇降低。金華單晶氮化硼廠家直銷
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