氮化铝的特性:热导率高(约320W/m·K),接近BeO和SiC,是Al2O3的5倍以上;热膨胀系数(4.5×10-6℃)与Si(3.5~4×10-6℃)和GaAs(6×10-6℃)匹配;各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度)优良;机械性能好,抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常压烧结;纯度高;光传输特性好;无毒;可采用流延工艺制作。是一种很有前途的高功率集成电路基片和包装材料。由于氮化铝压电效应的特性,氮化铝晶体的外延性伸展也用於表面声学波的探测器。而探测器则会放置於矽晶圆上。只有非常少的地方能可靠地制造这些细的薄膜。利用氮化铝陶瓷具有较高的室温和高温强度,膨胀系数小,导热性好的特性,可以用作高温结构件热交换器材料等。利用氮化铝陶瓷能耐铁、铝等金属和合金的溶蚀性能,可用作Al、Cu、Ag、Pb等金属熔炼的坩埚和浇铸模具材料。大多数氮化铝膜为多晶,但已在蓝宝石基材上成功地外延生长制成单晶氮化铝膜。金华纳米氮化硼生产商
氮化铝陶瓷的注射成型:排胶工艺,由于注射成型坯体中有机物含量较高,排胶过快会造成坯体开裂、起泡、分层和变形,因此,如何快速高效排胶成为注射成型的一大难点。排胶工艺包括热排胶和溶剂排胶。起初主要采用热排胶,简单地把有机物烧除,这种方式能耗高、时间长。为了提高排胶效率,一些学者探索了溶剂排胶的工艺。由于粘结剂中石蜡占比重较大,溶剂排胶主要是将坯体中的石蜡溶解,其他粘结剂仍能维持坯体形状。溶剂排胶结合热工艺排胶可以缩短排胶时间。注射成型的工艺特点:可近净尺寸成型各种复杂形状,很少(或无需)进行机械加工;成型产品生坯密度均匀,且表面光洁度及强度高;成型产品烧结体性能优异且一致性好;易于实现机械化和自动化生产,生产效率高。单晶氮化铝商家若能以较低的成本制备出氮化铝粉末,将会提高其商品化程度。
氮化铝粉体的合成方法:直接氮化法:在高温氮气氛围中,铝粉直接与氮气化合生产氮化铝粉末,反应温度一般在800℃~1200℃。反应式为:2Al+N2→2AlN。该方法的缺点很明显,在反应初期,铝粉颗粒表面会逐渐生成氮化物膜,使氮气难以进一步渗透,阻碍氮气反应,致使产率较低;又由于铝和氮气之间的反应是强放热反应,速度很快,造成AlN粉体自烧结,形成团聚,使得粉体颗粒粗化。碳热还原法:将氧化铝粉末和碳粉的混合粉末在高温下(1400℃~1800℃)的流动氮气中发生还原氮化反应生成AlN粉末。其反应式为:Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO。该方法的主要难点在于,对氧化铝和碳的原料要求比较高,原料难以混合均匀,氮化温度较高,合成时间较长,而且还需对过量的碳进行除碳处理,工艺复杂,制备成本较高。
流延成型的体系,有机流延体系和水基流延体系。有机流延体系所用到的添加剂的成分均有毒,对绿色生产提出了很大的挑战。近年来,研究者一直致力于寻找添加剂毒性小的流延成型方法。郭坚等以无水乙醇和异丙醇为混合溶剂,利用流延成型制备AlN生坯,烧结后得到AlN陶瓷的热导率为178 W/(m·K)。水基流延体系因为其绿色环保等特点,成为流延成型发展趋势。但其在成型后需要对陶瓷生坯进行干燥,目前干燥技术还有待进一步完善。相对而言,流延成型的生产效率高,产品质量高,但此种方法存在的局限性是只能成型简单外形的陶瓷生坯,无法满足复杂外形的陶瓷生坯成型要求。近年来,随着微电子技术的飞速发展,大规模集成电路和大功率微波器件对高尺寸精度的异形封装和散热器件的需求正在每年成倍增加,因而需要越来越多的微型、复杂形状高导热AlN陶瓷零部件,但是传统的加工方法很难制备出形状和尺寸精度满足需要的零部件。于是,另一种成型方法——粉末注射成型获得越来越多的关注。良好的粘结剂可起到形状维持的作用,且有效减少坯体变形和脱脂缺陷的产生。
粉末注射成型是将现代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型近终形成型技术。据中国粉体网编辑了解,该技术的很大特点是可以直接制备出复杂形状的零件,而且由于是流态充模,基本上没有模壁摩擦,成型坯的密度均匀,尺寸精度高。因此,国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成型与加工技术的一场**,被誉为“21世纪的零部件成型技术”。粘结剂是注射成型技术的重点,首先,粘结剂是粉末的载体,它在很大程度上决定喂料注射成型的流变性能和注射性能;其次,一种良好的粘结剂还必须具有维形作用,即保证样品从注射完成到脱脂结束都能维持形状而不发生变化。为了同时满足上述要求,粘结剂一般由多种有机物组元组成。直接氮化法:直接氮化法就是在高温的氮气气氛中,铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉体。广州球形氮化铝粉体生产商
结晶氮化铝溶于水、无水乙醇、,微溶于盐酸,其水溶液呈酸性。金华纳米氮化硼生产商
氮化铝陶瓷的制备技术:注射成型被国际上誉为“当今很热门的零部件成形技术”。陶瓷注射成型是将聚合物注射成型方法与陶瓷制备工艺相结合而发展起来的一种制备复杂形状的陶瓷零部件的新兴工艺。相对于传统成型工艺,它的优点主要包括:机械化和自动化程度高、生产效率高、成型周期短、坯体强度高;成型的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度;成型产品烧结体性能优越且一致性较好;可近净尺寸成型各种复杂形状,很少甚至无需进行机械加工后处理。需要注意的是,由注射成型得到的制品,其脱脂是一个尤为重要的阶段,因为绝大多数的缺陷都在脱脂阶段形成,如裂纹、气孔、变形、鼓泡等情况,并且在脱脂过程中产生的缺陷无法通过后期的烧结来弥补,所以在某种程度上脱脂决定了很终产品质量。由于注射成型坯体中有机物含量较高,脱脂过快会导致很多缺陷的发生。因此,脱脂工艺优化是注射成型工艺中的一大难题和研究重点。金华纳米氮化硼生产商
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