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。陶瓷電子基板和封裝材料領(lǐng)域,其性能遠超氧化鋁。蘇州多孔氮化鋁廠家直銷
氮化鋁陶瓷是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。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?;瘜W組成 AI 65.81%,N 34.19%,比重3.261g/cm3,白色或灰白色,單晶無色透明,常壓下的升華分解溫度為2450℃。為一種高溫耐熱材料。熱膨脹系數(shù)(4.0-6.0)X10-6/℃。多晶AIN熱導率達260W/(m.k),比氧化鋁高5-8倍,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的極熱。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,特別是對熔融鋁液具有極好的耐侵蝕性。性能指標:各種電性能(介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、體電阻率、介電強度)優(yōu)良;機械性能好,抗折強度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常壓燒結(jié);光傳輸特性好;無毒。湖州單晶氮化鋁生產(chǎn)商氮化鋁具有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu),具有密度低、強度高、耐熱性好、導熱系數(shù)高、耐腐蝕等優(yōu)點。
AlN陶瓷金屬化的方法主要有:薄膜金屬化(如Ti/Pd/Au)、厚膜金屬化(低溫金屬化、高溫金屬化)、化學鍍金屬化(如Ni)、直接覆銅法(DBC)及激光金屬化。薄膜金屬化法采用濺射鍍膜等真空鍍膜法使膜材料和基板結(jié)合在一起,通常在多層結(jié)構(gòu)基板中,基板內(nèi)部金屬和表層金屬不盡相同,陶瓷基板相接觸的薄膜金屬應該具有反應性好、與基板結(jié)合力強的特性,表面金屬層多選擇電導率高、不易氧化的金屬。由于是氣相沉積,原則上任何金屬都可以成膜,任何基板都可以金屬化,而且沉積的金屬層均勻,結(jié)合強度高。但薄膜金屬化需要后續(xù)圖形化工藝實現(xiàn)金屬引線的圖形制備,成本較高。
氮化鋁陶瓷低溫燒結(jié)助劑的選擇:在燒結(jié)過程中通過添加一些低熔點的燒結(jié)助劑,可以在氮化鋁燒結(jié)過程中產(chǎn)生液相,促進氮化鋁胚體的致密燒結(jié)。此外,一些燒結(jié)助劑除了能夠產(chǎn)生液相促進燒結(jié),還能夠與氮化鋁晶格中的氧雜質(zhì)反應,起到去除氧雜質(zhì)凈化晶格的作用,從而提高AlN陶瓷的熱導性能。然而,燒結(jié)助劑不能盲目的添加,添加的量也要適宜,否則可能會產(chǎn)生不利的作用,燒結(jié)助劑會引入第二相,第二相的分布控制對熱導率影響較大。經(jīng)研究,在選擇氮化鋁陶瓷低溫燒結(jié)助劑時應參照以下幾點:添加劑熔點較低,能夠在較低的燒結(jié)溫度下形成液相,通過液相促進燒結(jié);添加劑能夠與Al2O3反應,去除氧雜質(zhì),凈化AlN晶格,進而提高熱導率;添加劑不與AlN反應,避免缺陷的產(chǎn)生;添加劑不會誘發(fā)AlN發(fā)生分解和氧化產(chǎn)生Al2O3和AlON,避免氮化鋁陶瓷熱導率急劇降低。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。
氮化鋁陶瓷具有優(yōu)良的熱、電、力學性能,所以它的應用范圍比較廣??梢灾瞥傻X陶瓷基片,熱導率高,膨脹系數(shù)低,強度高,耐高溫,耐化學腐蝕,電阻率高,介電耗損小,是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁陶瓷硬度高,超過氧化鋁陶瓷,也可用于磨損嚴重的部位。利用氮化鋁陶瓷耐熱耐熔體侵蝕和熱震性,可制作GaAs晶體坩堝、Al蒸發(fā)皿、磁流體發(fā)電裝置及高溫透平機耐蝕部件,利用其光學性能可作紅外線窗口。氮化鋁薄膜可制成高頻壓電元件、超大規(guī)模集成電路基片等。氮化鋁耐熱、耐熔融金屬的侵蝕,對酸穩(wěn)定,但在堿性溶液中易被侵蝕。氮化鋁新生表面暴露在濕空氣中會反應生成極薄的氧化膜。利用此特性,可用作鋁、銅、銀、鉛等金屬熔煉的坩堝和燒鑄模具材料。氮化鋁陶瓷的金屬化性能較好,可替代有毒性的氧化鈹瓷在電子工業(yè)中較廣應用。復合材料,環(huán)氧樹脂/AlN復合材料作為封裝材料,需要良好的導熱散熱能力,且這種要求愈發(fā)嚴苛。麗水微米氧化鋁商家
礦物酸通過侵襲粒狀物質(zhì)的界限使氮化鋁慢慢溶解,而強堿則通過侵襲粒狀氮化鋁使它溶解。蘇州多孔氮化鋁廠家直銷
氮化鋁粉體的合成方法:直接氮化法:在高溫氮氣氛圍中,鋁粉直接與氮氣化合生產(chǎn)氮化鋁粉末,反應溫度一般在800℃~1200℃。反應式為:2Al+N2→2AlN。該方法的缺點很明顯,在反應初期,鋁粉顆粒表面會逐漸生成氮化物膜,使氮氣難以進一步滲透,阻礙氮氣反應,致使產(chǎn)率較低;又由于鋁和氮氣之間的反應是強放熱反應,速度很快,造成AlN粉體自燒結(jié),形成團聚,使得粉體顆粒粗化。碳熱還原法:將氧化鋁粉末和碳粉的混合粉末在高溫下(1400℃~1800℃)的流動氮氣中發(fā)生還原氮化反應生成AlN粉末。其反應式為:Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO。該方法的主要難點在于,對氧化鋁和碳的原料要求比較高,原料難以混合均勻,氮化溫度較高,合成時間較長,而且還需對過量的碳進行除碳處理,工藝復雜,制備成本較高。蘇州多孔氮化鋁廠家直銷