氮化鋁化鋁陶瓷是以氮化鋁(AlN)為主晶相的陶瓷,氮化鋁晶體以四面體為結構單元共價鍵化合物,具有纖鋅礦型結構,屬六方晶系。化學組成Al(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°C,為一種高溫耐熱材料。熱膨脹系數(4.0-6.0)*10-6/℃。多晶氮化鋁熱導率達260W/(m.k),比氧化鋁高5-8倍,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的高溫。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。氮化鋁陶瓷有很多優良特性,但是其難加工屬性限制了氮化鋁陶瓷的發揮。氮化鋁陶瓷用普通CNC不能很好的加工,主要是因為氮化鋁陶瓷材料較硬,普通CNC不適合加工硬度過高的材料,并且機床內部的精密零件也容易受到陶瓷粉末的侵蝕,加工氮化鋁陶瓷可以用鑫騰輝陶瓷CNC,剛性強,防護等級高,專門加工氮化鋁陶瓷等特種陶瓷材料。由于氮化鋁的聲表面波速度高,具有壓電性,可用作聲表面波器件。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷
氮化鋁的應用:應用于陶瓷及耐火材料,氮化鋁可應用于結構陶瓷的燒結,制備出來的氮化鋁陶瓷,不但機械性能好,抗折強度高于Al2O3和BeO陶瓷,硬度高,還耐高溫耐腐蝕。利用AlN陶瓷耐熱耐侵蝕性,可用于制作坩堝、Al蒸發皿等高溫耐蝕部件。此外,純凈的AlN陶瓷為無色透明晶體,具有優異的光學性能,可以用作透明陶瓷制造電子光學器件裝備的高溫紅外窗口和整流罩的耐熱涂層。復合材料,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。東莞多孔氮化鋁哪家好高溫自蔓延合成法的本質與鋁粉直接氮化法相同,但該法不需要在高溫下對Al粉進行氮化。
氮化鋁陶瓷基板作為一種新型陶瓷基板,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,是理想的大規模集成電路散熱基板和封裝材料。作為DPC、DBC、AMB等陶瓷覆銅板的陶瓷基板之一,氮化鋁陶瓷基板用量十分巨大。因制備難度較大,目前國內氮化鋁陶瓷基板仍以進口為主。氮化鋁具有六方纖鋅礦晶體結構,具有密度低、強度高、耐熱性好、導熱系數高、耐腐蝕等優點。由于鋁和氮的原子序數小,氮化鋁本身具有很高的熱導率,其理論熱導率可達319W/m·K。然而,在實際產品中,氮化鋁的晶體結構不能完全均均勻分布,并且存在許多雜質和缺陷,使得其熱導率低至170-230W/m·K。
在AlN陶瓷的燒結工藝中,燒結氣氛的選擇也十分關鍵的。一般的AlN陶瓷燒結氣氛有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陶瓷的燒結時間及保溫時間不宜過長,燒結溫度不宜過高,以免AlN被還原。在中性氣氛中不會出現上述情況。所以一般選擇在氮氣中燒結,這樣可以獲得性能更好的AlN陶瓷。目前,國內氮化鋁材料的研究制造水平相比國外還有不小差距,研究基本停留在各大科研院所高校、真正能夠獨自產業化生產的機構極少。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技術研發上,減小生產成本,使得AlN陶瓷產品的種類豐富,外形尺寸結構多樣化、滿足多種領域應用的需求。氮化鋁是綜合機械性能很好的陶瓷材料,同時其熱膨脹系數很小。
提高氮化鋁陶瓷熱導率的途徑:選擇合適的燒結工藝,致密度對氮化鋁陶瓷的熱導率有重要影響,致密度較低的氮化鋁陶瓷很難有較高的熱導率,因此必須選擇合適的燒結工藝實現氮化鋁陶瓷的致密化。常壓燒結:常壓燒結的燒結溫度通常為1600℃至2000℃,當添加了Y2O3燒結助劑后,氮化鋁粉會產生液相燒結,燒結溫度一般在1700℃至1900℃,特別是1800℃很常用,保溫時間為2h。燒結溫度還要受到氮化鋁粉粒度、添加劑含量及種類等的影響。熱壓溫度相對能低一些,一般是在1500℃至1700℃,保溫時間為0.5h,施加的壓力為20MPa左右。在1500℃至1800℃范圍內,提高氮化鋁燒結溫度通常會明顯提高氮化鋁燒結體的導熱率和致密度,特別是在常壓燒結時,這種影響更為明顯。氮化鋁有較高的傳熱能力,至使氮化鋁被大量應用于微電子學。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷
與氧化鈹不同的是氮化鋁無毒,氮化鋁用金屬處理,能取代礬土及氧化鈹用于大量電子儀器。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷
目前,氮化鋁也存在一些問題。其一是粉體在潮濕的環境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應用帶來困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質,使之與水隔離,從而避免其水解反應的發生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導致生產制備過程中的能耗較高,同時存在安全風險,這也是一些高溫制備方法無法實現工業化生產的主要弊端。再者是生產制備過程中的雜質摻入或者有害產物的生成問題,例如碳化還原反應過量碳粉的去除問題,以及化學氣相沉積法的氯化氫副產物的去除問題,這都要求制備氮化鋁的過程中需對反應產物進行提純,這也導致了生產制備氮化鋁的成本居高不下。廣州耐溫氮化鋁粉體廠家直銷
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