氮化鋁粉體制備技術發(fā)展趨勢:AlN粉體作為一種性能優(yōu)異的粉體原料,國內(nèi)外研究者通過不斷的科技創(chuàng)新來解決現(xiàn)有工藝存在的技術問題,同時也在不斷探索新的、更高效的制備技術。在微米級AlN粉體合成方面,目前很主要的工藝仍是碳熱還原法和直接氮化法,這兩種工藝具有技術成熟、設備簡單、得到產(chǎn)品質(zhì)量好等特點,已在工業(yè)中得到大規(guī)模應用。獲得更高純度、粒度可控、形貌均勻分散的高性能粉體是AlN制備技術的發(fā)展方向,針對不同應用領域應開發(fā)多種規(guī)格的粉體,以滿足導熱陶瓷基板、AlN單晶半導體、高純靶材、導熱填料等領域?qū)lN粉體原料的要求。同時,在生產(chǎn)中也需要對現(xiàn)有技術及裝備進行不斷優(yōu)化,進一步提高產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性,增加產(chǎn)出效率,降低生產(chǎn)成本。在空氣中,溫度高于700℃時,氮化鋁的物質(zhì)表面會發(fā)生氧化作用。衢州電絕緣氮化鋁粉體
由于氮化鋁具有與鋁、鈣等金屬不潤濕等特性,所以可以用其作坩堝、保護管、澆注模具等。將氮化鋁陶瓷作為金屬熔池可以用在浸入式熱電偶保護管中,由于它不粘附熔融金屬,在800~1000度的熔池中可以連續(xù)使用大約3000個小時以上并且不會被侵蝕破壞。此外,由于氮化鋁材料對熔鹽砷化鎵等材料性能穩(wěn)定,那么將氮化鋁坩堝替代玻璃進行砷化鎵半導體的合成,能夠完全消除硅的污染而得到高純度的砷化鎵。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,可制作切割工具、砂輪、拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。天津超細氮化鋁價格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。
在AlN陶瓷的燒結(jié)工藝中,燒結(jié)氣氛的選擇也十分關鍵的。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)時間及保溫時間不宜過長,燒結(jié)溫度不宜過高,以免AlN被還原。在中性氣氛中不會出現(xiàn)上述情況。所以一般選擇在氮氣中燒結(jié),這樣可以獲得性能更好的AlN陶瓷。目前,國內(nèi)氮化鋁材料的研究制造水平相比國外還有不小差距,研究基本停留在各大科研院所高校、真正能夠獨自產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的機構(gòu)極少。未來需把精力投入到幾種方法的綜合利用或新型陶瓷燒結(jié)技術研發(fā)上,減小生產(chǎn)成本,使得AlN陶瓷產(chǎn)品的種類豐富,外形尺寸結(jié)構(gòu)多樣化、滿足多種領域應用的需求。
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燒結(jié)過程的進行。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雜的樣品。熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導率致密化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。在室溫下,氮化鋁的表面仍能探測到5-10納米厚的氧化物薄膜。
氮化鋁陶瓷的制備技術:模壓成型是應用很較廣的成型工藝。其工藝原理是將經(jīng)過噴霧造粒后流動性好的造粒料填充到金屬模腔內(nèi),通過壓頭施加壓力,壓頭在模腔內(nèi)產(chǎn)生移動,模腔內(nèi)粉體在壓頭作用力下產(chǎn)生顆粒重排,顆粒間空隙內(nèi)氣體排出,形成具有一定強度和形狀的陶瓷素坯。通常壓制的初始階段致密化速率很高,初始階段的壓力通過顆粒間的接觸,使包覆有粘結(jié)劑的顆粒滑動和重排,當進一步施壓時,顆粒變形增加相互間的接觸面,減少顆粒間的氣孔,氣體在加壓過程中通過顆粒間遷移,很終通過模具間隙排出。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。麗水高導熱氮化硼商家
氮化鋁陶瓷成為新一代大規(guī)模集成電路、半導體模塊電路及大功率器件的理想散熱和封裝材料。衢州電絕緣氮化鋁粉體
氮化鋁陶瓷的流延成型:粘結(jié)劑和增塑劑,在流延漿料中加入粘結(jié)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(jié)劑則能自身固化成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)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(jié)劑在室溫和較低溫度時的玻璃化轉(zhuǎn)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(chǎn),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。衢州電絕緣氮化鋁粉體
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