氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法,此外還有自蔓延合成法、高能球磨法、原位自反應(yīng)合成法、等離子化學(xué)合成法及化學(xué)氣相沉淀法等。直接氮化法:直接氮化法就是在高溫的氮氣氣氛中,鋁粉直接與氮氣化合生成氮化鋁粉體,其化學(xué)反應(yīng)式為2Al(s)+N2(g)→2AlN(s),反應(yīng)溫度在800℃-1200℃。其優(yōu)點是工藝簡單,成本較低,適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點是鋁粉表面有氮化物產(chǎn)生,導(dǎo)致氮氣不能滲透,轉(zhuǎn)化率低;反應(yīng)速度快,反應(yīng)過程難以控制;反應(yīng)釋放出的熱量會導(dǎo)致粉體產(chǎn)生自燒結(jié)而形成團(tuán)聚,從而使得粉體顆粒粗化,后期需要球磨粉碎,會摻入雜質(zhì)。氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望。成都單晶氧化鋁哪家好
提高氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的途徑:加入適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑,引入添加劑主要有兩方面的作用:促進(jìn)氮化鋁陶瓷致密化。氮化鋁是共價化合物,具有熔點高、自擴(kuò)散系數(shù)小的特點,一般難以燒結(jié)致密,使用添加劑可以在較低溫度產(chǎn)生液相,潤濕晶粒,從而達(dá)到致密化。凈化晶格。氮化鋁低氧有很強的親和力,晶格中經(jīng)常固溶了氧,產(chǎn)生鋁空位,降低了聲子的平均自由程,熱導(dǎo)率也因此降低。合適的添加劑可以有效與晶格中氧反應(yīng)生成第二相,凈化晶格,提高熱導(dǎo)率。大量的研究表明,稀土金屬氧化物和氟化物、堿土金屬氧化物和氟化物等均可以作為助燒劑提高氮化鋁的熱導(dǎo)率。但添加劑的量應(yīng)適當(dāng),過多會增加雜質(zhì)含量,從而影響熱導(dǎo)率;過少又起不到燒結(jié)助劑的作用。復(fù)合助劑比單一的添加劑能更有效的提高熱導(dǎo)率,同時還能降低燒結(jié)溫度。溫州片狀氮化鋁粉體AIN晶體以〔AIN4〕四面體為結(jié)構(gòu)單元共價鍵化合物,具有纖鋅礦型結(jié)構(gòu),屬六方晶系。
氮化鋁(AlN)具有高導(dǎo)熱、絕緣、低膨脹、無磁等優(yōu)異性能,是半導(dǎo)體、電真空等領(lǐng)域裝備的關(guān)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(lǐng)域功率器件中具有不可取代的作用。目前用于制備復(fù)雜形狀A(yù)lN陶瓷零部件的精密制備技術(shù)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(shù)。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(yīng)用還有待于進(jìn)一步的研究,故不在的討論范圍之內(nèi)。
目前AlN基片較常用的燒結(jié)工藝一般有5種,即熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)(SPS)、微波燒結(jié)和自蔓延燒結(jié)。熱壓燒結(jié)是在加熱粉體的同時進(jìn)行加壓,利用通電產(chǎn)生的焦耳熱和加壓造成的塑性變形來促進(jìn)燒結(jié)過程的進(jìn)行。相對于無壓燒結(jié)來說,熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度要低得多,而且燒結(jié)體致密,氣孔率低,但其加熱、冷卻所需時間較長,且只能制備形狀不太復(fù)雜的樣品。熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導(dǎo)率致密化AlN陶瓷的主要工藝。由于AlN具有很強的共價性,故其在常壓燒結(jié)時需要的燒結(jié)溫度很高。在常壓燒結(jié)條件下,添加了Y2O3的AlN粉能產(chǎn)生液相燒結(jié)的溫度為1600℃以上,且燒結(jié)溫度要受AlN粒度、添加劑種類及添加劑的含量等因素的影響。常壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度一般為1600~2000℃,保溫時間為2h。氮化鋁粉末純度高,粒徑小,活性大,是制造高導(dǎo)熱氮化鋁陶瓷基片的主要原料。
氮化鋁陶瓷的運用:氮化鋁陶瓷基板:氮化鋁陶瓷基板熱導(dǎo)率高,膨脹系數(shù)低,強度高,耐高溫,耐化學(xué)腐蝕,電阻率高,介電損耗小,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁陶瓷零件:氮化鋁 (AlN) 具有高導(dǎo)熱性、高耐磨性和耐腐蝕性,是半導(dǎo)體和醫(yī)療行業(yè)很理想的材料。典型應(yīng)用包括:加熱器、靜電卡盤、基座、夾環(huán)、蓋板和 MRI 設(shè)備。氮化鋁陶瓷使用須知:氮化鋁陶瓷在700°C的空氣中會發(fā)生表面氧化,即使在室溫下,也檢測到5-10nm的表面氧化層。這將有助于保護(hù)材料本體,但它也將降低材料表面的導(dǎo)熱率。在惰性氣氛中,該氧化層可在高達(dá)1350°C 的溫度下保護(hù)材料本體,當(dāng)在高于此溫度時本體將會發(fā)生大量氧化。氮化鋁陶瓷在高達(dá) 980°C 的氫氣和二氧化碳?xì)夥罩惺欠€(wěn)定的。氮化鋁陶瓷會與無機(jī)酸和強堿、水等液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并緩慢溶解,所有它不能直接浸泡在這類物質(zhì)中使用。但氮化鋁可以抵抗大多數(shù)熔鹽的侵蝕,包括氯化物和冰晶石。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。東莞導(dǎo)熱氮化鋁廠家直銷
氮化鋁的熱導(dǎo)率主要由晶體缺陷和聲子自身對聲子散射控制。成都單晶氧化鋁哪家好
納米氮化鋁粉體主要用途:導(dǎo)熱塑料中的應(yīng)用:納米氮化鋁粉體可以大幅度提高塑料的導(dǎo)熱率。通過實驗產(chǎn)品以5-10%的比例添加到塑料中,可以使塑料的導(dǎo)熱率從原來的0.3提高到5。導(dǎo)熱率提高了1l6倍多。相比較目前市場上的導(dǎo)熱填料(氧化鋁或哦氧化鎂等)具有添加量低,對制品的機(jī)械性能有提高作用,導(dǎo)熱效果提高更明顯等特點。目前相關(guān)應(yīng)用廠家已經(jīng)大規(guī)模采購納米氮化鋁粉體,新型的納米導(dǎo)熱塑料將投放市場。高導(dǎo)熱硅橡膠的應(yīng)用:與硅匹配性能好,在橡膠中容易分散,在不影響橡膠的機(jī)械性能的前提下(實驗證明對橡膠的機(jī)械性能還有提高作用)可大幅度提升硅橡膠的導(dǎo)熱率,在添加過程中不象氧化物等使黏度上升很快,添加量很小(根據(jù)導(dǎo)熱要求一般在5%左右就可以使導(dǎo)熱率提高50%-70%),現(xiàn)較廣應(yīng)用與,航空以及信息工程中。成都單晶氧化鋁哪家好
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