生產方法:將氨和鋁直接進行氮化反應,經粉碎、分級制得氮化鋁粉末?;蛘邔⒀趸X和炭充分混合,在電爐中于1700℃還原制得氮化鋁。將高純度鋁粉脫脂(用抽提或在氮氣流中加熱到150℃)后,放到鎳盤中,將盤放在石英或瓷制反應管內,在提純的氮氣流中慢慢地進行加熱。氮化反應在820℃左右時發出白光迅速地進行。此時,必須大量通氮以防止反應管內出現減壓。這個激烈的反應完畢后,在氮氣流中冷卻。由于產物內包有金屬鋁,可將其粉碎,并在氮氣流中于1100~1200℃溫度下再加熱1~2h,即得到灰白色氮化鋁。另外,將鋁在1200~1400℃下蒸發氣化,使其與氮氣反應即得到氮化鋁的須狀物(金屬晶須)。此外,也有將AlCl3·NH3加成物進行熱分解的制法。直接氮化法:將氮和鋁直接進行氮化反應,經粉碎、分級制得。氮化鋁產品質量受反應爐溫、原料的預混合以及循環氮化鋁粉末所占的混合比例、氮化鋁比表面積等條件的影響。因此需嚴格控制工藝過程,得到穩定特性的氮化鋁粉末(如比表面積、一次粒徑、凝聚粒徑、松密度和表面特性等)。凝膠流延成型和注凝成型,成為氮化鋁陶瓷的主要生產方法,從而促進氮化鋁陶瓷的推廣與應用。球形氧化鋁廠家
流延成型的體系,有機流延體系和水基流延體系。有機流延體系所用到的添加劑的成分均有毒,對綠色生產提出了很大的挑戰。近年來,研究者一直致力于尋找添加劑毒性小的流延成型方法。郭堅等以無水乙醇和異丙醇為混合溶劑,利用流延成型制備AlN生坯,燒結后得到AlN陶瓷的熱導率為178 W/(m·K)。水基流延體系因為其綠色環保等特點,成為流延成型發展趨勢。但其在成型后需要對陶瓷生坯進行干燥,目前干燥技術還有待進一步完善。相對而言,流延成型的生產效率高,產品質量高,但此種方法存在的局限性是只能成型簡單外形的陶瓷生坯,無法滿足復雜外形的陶瓷生坯成型要求。近年來,隨著微電子技術的飛速發展,大規模集成電路和大功率微波器件對高尺寸精度的異形封裝和散熱器件的需求正在每年成倍增加,因而需要越來越多的微型、復雜形狀高導熱AlN陶瓷零部件,但是傳統的加工方法很難制備出形狀和尺寸精度滿足需要的零部件。于是,另一種成型方法——粉末注射成型獲得越來越多的關注。微米氮化鋁多少錢陶瓷注射成型粘結劑須具備以下條件:流動特性好,注射成型黏度適中,且黏度隨溫度不能波動太大。
環氧樹脂/AlN復合材料:作為封裝材料,需要良好的導熱散熱能力,且這種要求愈發嚴苛。環氧樹脂作為一種有著很好的化學性能和力學穩定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低,但導熱能力不高。通過將導熱能力優異的AlN納米顆粒添加到環氧樹脂中,可有效提高材料的熱導率和強度。TiN/AlN復合材料:TiN具有高熔點、硬度大、跟金屬同等數量級的導電導熱性以及耐腐蝕等優良性質。在AlN基體中添加少量TiN,根據導電滲流理論,當摻雜量達到一定閾值,在晶體中形成導電通路,可以明顯調節AlN燒結體的體積電阻率,使之降低2~4個數量級。而且兩種材料所制備的復合陶瓷材料具有雙方各自的優勢,高硬度且耐磨,也可以用作高級研磨材料。
氮化鋁陶瓷的流延成型:料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。流延成型工藝包括漿料制備、流延成型、干燥及基帶脫離等過程。溶劑和分散劑:高固相含量的流延漿料是流延成型制備高性能氮化鋁陶瓷的關鍵因素之一。溶劑和分散劑是高固相含量的流延漿料的關鍵。溶劑必須滿足以下條件:必須與其他添加成分相溶,如分散劑、粘結劑和增塑劑等;化學性質穩定,不與粉料發生化學反應;對粉料顆粒的潤濕性能好;易于揮發與燒除;使用安全、衛生且對環境污染小。在空氣中,溫度高于700℃時,氮化鋁的物質表面會發生氧化作用。
AlN陶瓷金屬化的方法主要有:厚膜金屬化法是在陶瓷基板上通過絲網印刷形成封接用金屬層、導體(電路布線)及電阻等,通過燒結形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。厚膜金屬化的步驟一般包括:圖案設計,原圖、漿料的制備,絲網印刷,干燥與燒結。厚膜法的優點是導電性能好,工藝簡單,適用于自動化和多品種小批量生產,但結合強度不高,且受溫度影響大,高溫時結合強度很低。直接覆銅法利用高溫熔融擴散工藝將陶瓷基板與高純無氧銅覆接到一起,所形成的金屬層具有導熱性好、附著強度高、機械性能優良、便于刻蝕、絕緣性及熱循環能力高的優點,但是后續也需要圖形化工藝,同時對AlN進行表面熱處理時形成的氧化物層會降低AlN基板的熱導率。氮化鋁是共價化合物,具有熔點高、自擴散系數小的特點。球形氧化鋁廠家
氮化鋁陶瓷基板具有導熱效率高、力學性能好、耐腐蝕、電性能優、可焊接等特點。球形氧化鋁廠家
氮化鋁的應用:壓電裝置應用:氮化鋁具備高電阻率,高熱導率(為Al2O3的8-10倍),與硅相近的低膨脹系數,是高溫和高功率的電子器件的理想材料。電子封裝基片材料:常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹系數和硅不太匹配;氧化鈹雖然有優良的性能,但其粉末有劇毒。在現有可作為基板材料使用的陶瓷材料中,氮化硅陶瓷抗彎強度很高,耐磨性好,是綜合機械性能很好的陶瓷材料,同時其熱膨脹系數很小。而氮化鋁陶瓷具有高熱導率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學性能。球形氧化鋁廠家
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