燒結(jié)是指陶瓷粉體經(jīng)壓力壓制后形成的素坯在高溫下的致密化過程,在燒結(jié)溫度下陶瓷粉末顆粒相互鍵聯(lián),晶粒長(zhǎng)大,晶界和坯體內(nèi)空隙逐漸減少,坯體體積收縮,致密度增大,直至形成具有一定強(qiáng)度的多晶燒結(jié)體。氮化鋁作為共價(jià)鍵化合物,難以進(jìn)行固相燒結(jié)。通常采用液相燒結(jié)機(jī)制,即向氮化鋁原料粉末中加入能夠生成液相的燒結(jié)助劑,并通過溶解產(chǎn)生液相,促進(jìn)燒結(jié)。AlN燒結(jié)動(dòng)力:粉末的比表面能、晶格缺陷、固液相之間的毛細(xì)力等。要制備高熱導(dǎo)率的AlN陶瓷,在燒結(jié)工藝中必須解決兩個(gè)問題:是要提高材料的致密度,第二是在高溫?zé)Y(jié)時(shí),要盡量避免氧原子溶入的晶格中。成型工藝是陶瓷制備的關(guān)鍵技術(shù),是提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)之一。大連球形氮化硼
氮化鋁是氮和鋁的化合物,化學(xué)式為AIN,六方晶系。顏色淡藍(lán)或綠色。莫氏硬度5。理論密度3.26g/cm2。升華分解溫度2450C,導(dǎo)熱系數(shù)高(0.072cal/(cm·C))膨脹系數(shù)6.09×10~/C,抗熱震性能好,能耐2200~20℃的急冷急熱。AIN在800C可能被氧化,因而作耐火材料時(shí)需加注意,但在1300C左右具有較好的抗氧化性能。溫度更高,因氧化物保護(hù)層開裂破壞,氧化加速。AIN不易被液體銅、鋁、鉛潤(rùn)濕。它與AI2O2非常相容,在1600C下可形成y一氧氮化鋁(y-AION)。y-AION即Sialon(塞隆),化學(xué)式3AIN·7ALO2。7-AION的機(jī)械性質(zhì)與AIN相近,而抗化學(xué)侵蝕性能比AIN更好,可制造AIN基耐火材料。”-AION抗熱震性優(yōu)于ALO3和MgO等氧化物耐火材料而其抗腐蝕性又優(yōu)于SiC和Si,N,等非氧化物耐火材料。AIN容易水解。介電常數(shù)8.5.電阻率2×10"Q-cm,是良好的電絕緣體。作為耐火材料領(lǐng)域的應(yīng)用,可用AIN質(zhì)堆塌拉制四、N族元素單晶,還可用AIN制磚砌筑金屬精煉爐內(nèi)襯,以及用AIN制造金屬熔池用的浸入式熱電偶套管。大連球形氮化硼AIN晶體以〔AIN4〕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。
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?dú)鈿夥罩?,鋁粉直接與氮?dú)饣仙傻X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(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,成本較低,適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是鋁粉表面有氮化物產(chǎn)生,導(dǎo)致氮?dú)獠荒軡B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(huì)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(huì)摻入雜質(zhì)。
氮化鋁陶瓷有哪些特性和應(yīng)用呢:高導(dǎo)熱性和出色的電絕緣性使氮化鋁適用于各種極端環(huán)境。氮化鋁是一種高性能材料,特別適用于要求嚴(yán)苛的電氣應(yīng)用。我們將較廣的技術(shù)理解與與客戶合作的承諾相結(jié)合,確保我們的材料解決方案滿足嚴(yán)格的規(guī)格,同時(shí)提供的性能。氮化鋁可以通過干壓和燒結(jié)或使用適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑通過熱壓生產(chǎn),這些過程的結(jié)果是一種在包括氫氣和二氧化碳?xì)夥赵趦?nèi)的一系列惰性環(huán)境中在高溫下穩(wěn)定的材料。氮化鋁主要用于電子領(lǐng)域,特別是當(dāng)散熱是一項(xiàng)重要功能時(shí)。氮化鋁的特性也使其特別適用于制造耐腐蝕產(chǎn)品。典型的氮化鋁特性包括:非常好的導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)與硅相似、良好的介電性能、良好的耐腐蝕性、在半導(dǎo)體加工環(huán)境中的穩(wěn)定性。典型的氮化鋁應(yīng)用包括:導(dǎo)熱片、電子基板、IC封裝、功率晶體管基極、微波器件封裝。制約氮化鋁商品化的主要因素就是價(jià)格問題。
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)間不宜過長(zhǎng),燒結(jié)溫度不宜過高,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。氮化鋁陶瓷基片是理想的大規(guī)模集成電路散熱基板和封裝材料。臺(tái)州納米氧化鋁廠家直銷
氮化鋁還具有良好的耐磨損和耐腐蝕性能,可用作防護(hù)膜。大連球形氮化硼
AlN自擴(kuò)散系數(shù)小難以燒結(jié),一般采用添加堿土金屬化合物及稀土鑭系化合物,通過液相燒結(jié)實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化。燒結(jié)助劑能在燒結(jié)初期和中期明顯促進(jìn)AlN陶瓷燒結(jié),并且在燒結(jié)的后期從陶瓷材料中部分揮發(fā),從而制備純度及致密化程度都較高的AlN陶瓷材料及制品。在此過程中,助燒劑的種類、添加方式、添加量等均會(huì)對(duì)AlN陶瓷材料及制品的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生明顯程度的影響。選擇AlN陶瓷燒結(jié)助劑應(yīng)遵循以下原則:能在較低的溫度下與AlN顆粒表面的氧化鋁發(fā)生共熔,產(chǎn)生液相,這樣才能降低燒結(jié)溫度;產(chǎn)生的液相對(duì)AlN顆粒有良好的浸潤(rùn)性,才能有效起到燒結(jié)助劑作用;燒結(jié)助劑與氧化鋁有較強(qiáng)的結(jié)合能力,以除去雜質(zhì)氧,凈化AlN晶界;液相的流動(dòng)性好,在燒結(jié)后期AlN晶粒生長(zhǎng)過程中向三角晶界流動(dòng),而不至于形成AlN晶粒間的熱阻層;燒結(jié)助劑很好不與AlN發(fā)生反應(yīng),否則既容易產(chǎn)生晶格缺陷,又難于形成多面體形態(tài)的AlN完整晶形。大連球形氮化硼