提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:提高氮化鋁粉末的純度,理想的氮化鋁粉料應含適量的氧。除氧以外,其他雜質元素如Si、Mn和Fe等,也能進入氮化鋁晶格,造成缺陷,降低氮化鋁的熱導率。雜質進入晶格后,使晶格發生局部畸變,由此產生應力作用,引起位錯、層錯等缺陷,增大聲子散射,故應該提高氮化鋁的粉末的純度。改進氮化鋁粉末合成方法,制備出粒徑在1μm以下,含氧量1%的高純粉末,是制備高導熱氮化鋁陶瓷的前提。此外,對含燒結助劑的氮化鋁粉末,引入適量的碳,在制備氮化鋁陶瓷的燒結過程中,于致密化之前,先對氮化鋁粉末表面的氧化物進行還原碳化,也能使氮化鋁陶瓷的熱導率提高。AIN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中較廣應用。嘉興陶瓷氮化硼生產商
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,利用球磨機的轉動或振動,使硬質球對氧化鋁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。其優點是:高能球磨法具有設備簡單、工藝流程短、生產效率高等優點。其缺點是:氮化難以完全,且在球磨過程中容易引入雜質,導致粉體的質量較低。嘉興陶瓷氮化硼生產商氮化鋁薄膜可制成高頻壓電元件、超大規模集成電路基片等。
流延法制備氮化鋁陶瓷基板的性質與氮化鋁粉料的質量、流延參數、排膠制度和燒結制度等工藝關系密切。據中國粉體網編輯的學習了解,粗的氮化鋁粉料易于成型,但不宜形成高質量的基片,細氮化鋁粉料只有在嚴格控制流延參數的情況下方能成型,但成型的流延帶質量較好。排膠溫度和速度也需嚴格控制,溫度高和速度快將引起流延帶的嚴重開裂。燒成制度非常關鍵,它將決定基片的很終性能。在生產過程中,通常對流延后的產品質量要求十分嚴格,因此必須要注意以下幾個關鍵點:刮刀的表面粗糙度、漿料槽液面高度、漿料的均勻性、流延厚度、制定并執行很佳的干燥工藝等。
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,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。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。
氮化鋁膜是指用氣相沉積、液相沉積、表面轉化或其它表面技術制備的氮化鋁覆蓋層。氮化鋁(AIN)是AI-N二元系中穩定的相,它具有共價鍵、六方纖鋅礦結構,在常壓下不能熔化,而是在2500K分解它的直接能帶間隙高達6.2eV,也可以通過摻雜成為寬帶隙半導體材料。氮化鋁(AIN)是AI-N二元系中穩定的相,它具有共價鍵、六方纖鋅礦結構,在常壓下不能熔化,而是在2500K分解它的直接能帶間隙高達6.2eV,也可以通過摻雜成為寬帶隙半導體材料。氮化鋁的電阻率較高,熱膨脹系數低,硬度高,化學穩定性好但與一般絕緣體不同,它的熱導率也很高。氮化鋁在整個可見光和紅外頻段都具有很高的光學透射率。氮化鋁耐熱、耐熔融金屬的侵蝕,對酸穩定,但在堿性溶液中易被侵蝕。嘉興陶瓷氮化硼生產商
氮化鋁陶瓷作為耐火材料應用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。嘉興陶瓷氮化硼生產商
氮化鋁陶瓷具有優良的熱、電、力學性能,所以它的應用范圍比較廣。可以制成氮化鋁陶瓷基片,熱導率高,膨脹系數低,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蒸發皿、磁流體發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、超大規模集成電路基片等。氮化鋁耐熱、耐熔融金屬的侵蝕,對酸穩定,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中較廣應用。嘉興陶瓷氮化硼生產商
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