氮化鋁化鋁陶瓷是以氮化鋁(AlN)為主晶相的陶瓷,氮化鋁晶體以四面體為結(jié)構(gòu)單元共價(jià)鍵化合物,具有纖鋅礦型結(jié)構(gòu),屬六方晶系?;瘜W(xué)組成Al(65.81%)、N(34.19%),比重3.261g/cm3,白色或灰白色,單晶無(wú)色透明,常壓下的升華分解溫度為2450°C,為一種高溫耐熱材料。熱膨脹系數(shù)(4.0-6.0)*10-6/℃。多晶氮化鋁熱導(dǎo)率達(dá)260W/(m.k),比氧化鋁高5-8倍,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的高溫。此外,氮化鋁具有不受鋁液和其它熔融金屬及砷化鎵侵蝕的特性,特別是對(duì)熔融鋁液具有極好的耐侵蝕性。氮化鋁陶瓷有很多優(yōu)良特性,但是其難加工屬性限制了氮化鋁陶瓷的發(fā)揮。氮化鋁陶瓷用普通CNC不能很好的加工,主要是因?yàn)榈X陶瓷材料較硬,普通CNC不適合加工硬度過(guò)高的材料,并且機(jī)床內(nèi)部的精密零件也容易受到陶瓷粉末的侵蝕,加工氮化鋁陶瓷可以用鑫騰輝陶瓷CNC,剛性強(qiáng),防護(hù)等級(jí)高,專門(mén)加工氮化鋁陶瓷等特種陶瓷材料。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。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷(xiāo)
氮化鋁的應(yīng)用:應(yīng)用于陶瓷及耐火材料,氮化鋁可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷的燒結(jié),制備出來(lái)的氮化鋁陶瓷,不但機(jī)械性能好,抗折強(qiáng)度高于Al2O3和BeO陶瓷,硬度高,還耐高溫耐腐蝕。利用AlN陶瓷耐熱耐侵蝕性,可用于制作坩堝、Al蒸發(fā)皿等高溫耐蝕部件。此外,純凈的AlN陶瓷為無(wú)色透明晶體,具有優(yōu)異的光學(xué)性能,可以用作透明陶瓷制造電子光學(xué)器件裝備的高溫紅外窗口和整流罩的耐熱涂層。復(fù)合材料,環(huán)氧樹(shù)脂/AlN復(fù)合材料作為封裝材料,需要良好的導(dǎo)熱散熱能力,且這種要求愈發(fā)嚴(yán)苛。環(huán)氧樹(shù)脂作為一種有著很好的化學(xué)性能和力學(xué)穩(wěn)定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低,但導(dǎo)熱能力不高。通過(guò)將導(dǎo)熱能力優(yōu)異的AlN納米顆粒添加到環(huán)氧樹(shù)脂中,可有效提高材料的熱導(dǎo)率和強(qiáng)度。東莞多孔氮化鋁哪家好高溫自蔓延合成法的本質(zhì)與鋁粉直接氮化法相同,但該法不需要在高溫下對(duì)Al粉進(jìn)行氮化。
氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板,具有導(dǎo)熱效率高、力學(xué)性能好、耐腐蝕、電性能優(yōu)、可焊接等特點(diǎn),是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。作為DPC、DBC、AMB等陶瓷覆銅板的陶瓷基板之一,氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。因制備難度較大,目前國(guó)內(nèi)氮化鋁陶瓷基板仍以進(jìn)口為主。氮化鋁具有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu),具有密度低、強(qiáng)度高、耐熱性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。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,其理論熱導(dǎo)率可達(dá)319W/m·K。然而,在實(shí)際產(chǎn)品中,氮化鋁的晶體結(jié)構(gòu)不能完全均均勻分布,并且存在許多雜質(zhì)和缺陷,使得其熱導(dǎo)率低至170-230W/m·K。
在AlN陶瓷的燒結(jié)工藝中,燒結(jié)氣氛的選擇也十分關(guān)鍵的。一般的AlN陶瓷燒結(jié)氣氛有3種:還原型氣氛、弱還原型氣氛和中性氣氛。還原性氣氛一般為CO,弱還原性氣氛一般為H2,中性氣氛一般為N2。在還原氣氛中,AlN陶瓷的燒結(jié)時(shí)間及保溫時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),燒結(jié)溫度不宜過(guò)高,以免AlN被還原。在中性氣氛中不會(huì)出現(xiàn)上述情況。所以一般選擇在氮?dú)庵袩Y(jié),這樣可以獲得性能更好的AlN陶瓷。目前,國(guó)內(nèi)氮化鋁材料的研究制造水平相比國(guó)外還有不小差距,研究基本停留在各大科研院所高校、真正能夠獨(dú)自產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的機(jī)構(gòu)極少。未來(lái)需把精力投入到幾種方法的綜合利用或新型陶瓷燒結(jié)技術(shù)研發(fā)上,減小生產(chǎn)成本,使得AlN陶瓷產(chǎn)品的種類(lèi)豐富,外形尺寸結(jié)構(gòu)多樣化、滿足多種領(lǐng)域應(yīng)用的需求。氮化鋁是綜合機(jī)械性能很好的陶瓷材料,同時(shí)其熱膨脹系數(shù)很小。
提高氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的途徑:選擇合適的燒結(jié)工藝,致密度對(duì)氮化鋁陶瓷的熱導(dǎo)率有重要影響,致密度較低的氮化鋁陶瓷很難有較高的熱導(dǎo)率,因此必須選擇合適的燒結(jié)工藝實(shí)現(xiàn)氮化鋁陶瓷的致密化。常壓燒結(jié):常壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度通常為1600℃至2000℃,當(dāng)添加了Y2O3燒結(jié)助劑后,氮化鋁粉會(huì)產(chǎn)生液相燒結(jié),燒結(jié)溫度一般在1700℃至1900℃,特別是1800℃很常用,保溫時(shí)間為2h。燒結(jié)溫度還要受到氮化鋁粉粒度、添加劑含量及種類(lèi)等的影響。熱壓溫度相對(duì)能低一些,一般是在1500℃至1700℃,保溫時(shí)間為0.5h,施加的壓力為20MPa左右。在1500℃至1800℃范圍內(nèi),提高氮化鋁燒結(jié)溫度通常會(huì)明顯提高氮化鋁燒結(jié)體的導(dǎo)熱率和致密度,特別是在常壓燒結(jié)時(shí),這種影響更為明顯。氮化鋁有較高的傳熱能力,至使氮化鋁被大量應(yīng)用于微電子學(xué)。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷(xiāo)
與氧化鈹不同的是氮化鋁無(wú)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。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷(xiāo)
目前,氮化鋁也存在一些問(wèn)題。其一是粉體在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導(dǎo)率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應(yīng)用帶來(lái)困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì),使之與水隔離,從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學(xué)改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價(jià)格高居不下,每公斤上千元的價(jià)格也在一定程度上限制了它的應(yīng)用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過(guò)程中的能耗較高,同時(shí)存在安全風(fēng)險(xiǎn),這也是一些高溫制備方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要弊端。再者是生產(chǎn)制備過(guò)程中的雜質(zhì)摻入或者有害產(chǎn)物的生成問(wèn)題,例如碳化還原反應(yīng)過(guò)量碳粉的去除問(wèn)題,以及化學(xué)氣相沉積法的氯化氫副產(chǎn)物的去除問(wèn)題,這都要求制備氮化鋁的過(guò)程中需對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行提純,這也導(dǎo)致了生產(chǎn)制備氮化鋁的成本居高不下。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷(xiāo)
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