氮化鋁(AlN)綜合性能相當優良,是當前具有高熱傳導性和出色的電絕緣特性這一有趣組合的先進陶瓷材料,這樣得天獨厚的優點使得業界對它的應用潛力十分看好。盡管氮化鋁是當前材料科學界很炙手可熱的材料之一,但其發展其實并不順遂。盡管在1877年就已合成,但隨后的100多年間其實都沒什么實際應用,直到20世紀50年代,人們才成功制得氮化鋁陶瓷,并作為耐火材料應用于純鐵、鋁以及鋁合金的熔煉。要發展氮化鋁陶瓷,選對方向很關鍵。目前氮化鋁陶瓷的制備工藝日趨成熟,應用范圍也在不斷擴大,尤其是進入21世紀后,人們對微電子技術的重視又為氮化鋁材料的發展增添了不少籌碼。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,介電損耗小。深圳多孔氧化鋁
燒結是指陶瓷粉體經壓力壓制后形成的素坯在高溫下的致密化過程,在燒結溫度下陶瓷粉末顆粒相互鍵聯,晶粒長大,晶界和坯體內空隙逐漸減少,坯體體積收縮,致密度增大,直至形成具有一定強度的多晶燒結體。氮化鋁作為共價鍵化合物,難以進行固相燒結。通常采用液相燒結機制,即向氮化鋁原料粉末中加入能夠生成液相的燒結助劑,并通過溶解產生液相,促進燒結。AlN燒結動力:粉末的比表面能、晶格缺陷、固液相之間的毛細力等。要制備高熱導率的AlN陶瓷,在燒結工藝中必須解決兩個問題:是要提高材料的致密度,第二是在高溫燒結時,要盡量避免氧原子溶入的晶格中。金華高導熱氧化鋁哪家好氮化鋁是一種以共價鍵相連的物質,它有六角晶體結構,與硫化鋅、纖維鋅礦同形。
隨著電子和光電行業蓬勃發展,電子產品的功能越發,同時體積也越來越小,使集成電路(IC)和電子系統在半導體工業上也朝向高集成密度以及高功能化的方向發展。目前,封裝基板材料主要采用氧化鋁陶瓷或高分子材料,但隨著對電子零件的承載基板的要求越來越嚴格,它們的熱導率并不能滿足行業的需求,而AlN因具有良好的物理和化學性能逐步成了封裝材料的首要選擇。氮化鋁陶瓷室溫比較強度高,且不易受溫度變化影響,同時熱導率高(比氧化鋁高5-8倍)且熱膨脹系數低,所以耐熱沖擊好,能耐2200℃的極熱,是一種優良的耐熱沖材料及熱交換材料,作為熱交換材料,可望應用于燃氣輪機的熱交換器上。
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。氮化鋁可以抵抗大部分融解的鹽的侵襲,包括氯化物及冰晶石〔即六氟鋁酸鈉〕。
納米氮化鋁粉體主要用途:制造高性能陶瓷器件:制造集成電路基板,電子器件,光學器件,散熱器,高溫紺塢。制備金屬基及高分子基復合材料:特別是在高溫密封膠粘劑和電子封裝材料中有極好的應用前景。納米無機陶瓷車用潤滑油及抗磨劑﹔納米陶瓷機油中的納米氮化鋁陶瓷粒子隨潤滑油作用于發動機內部的摩擦副金屬表面,在高溫和極壓的作用下被,并牢固滲嵌到金屬表面凹痕和微孔中,修復受損表面,形成納米陶瓷保護膜。因為這層膜的隔離作用,從而極大的降低摩擦力,將運動機件間的摩擦降至近乎零,通過改善潤滑,可降低摩擦系數70%以上,提高抗磨能力300%以上,降低磨損80%以上,可延長機械零件壽命3倍以上,減少停工,降低維修成本,延長大修期一倍以上,節能5%~30%,提高設備輸出功率15%-40%,其添加量為萬分之二。氮化鋁但當溫度高于1370℃時,便會發生大量氧化作用。大連球形氮化硼廠家
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。深圳多孔氧化鋁
顆粒形狀的影響:相較于顆粒尺寸對氮化鋁陶瓷的影響,顆粒的形貌對其的影響主要集中在粉體的流動性以及填充率的增加上。工業上一般認為氮化鋁粉體呈球形為合理的選擇。球形粉體比其他形狀如棒狀,雙頭六角形狀流動性更好,且填充率也會相對高一些。特別是對于把氮化鋁作為填料的工業領域,流動性差意味著難以均勻混合,勢必會對產品的性能造成一定的負面影響。氮化鋁粉體填充率越高,其熱膨脹系數就越小,熱導率越高。相較于其它形狀來說,球形粉體制成的封裝材料應力集中小、強度高。而且球形粉體摩擦系數小,對模具的磨損小,可延長模具的使用壽命,提高經濟效益。深圳多孔氧化鋁
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