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。若能以較低的成本制備出氮化鋁粉末,將會提高其商品化程度。深圳超細氧化鋁品牌
AlN屬于共價化合物,自擴散系數小,燒結致密化非常困難,通常需要使用稀土金屬氧化物和堿土金屬氧化物作為燒結助劑來促進燒結,但仍需要1800℃以上的燒結溫度。近幾年,出于減少能耗、降低成本以及實現AlN與金屬漿料的共同燒結等因素考慮,人們開始注意AlN低溫燒結技術的研究。所謂低溫燒結是個相對概念,指的是將AlN的燒結溫度降低到1600℃至1700℃之間實現致密度高的燒結。一般認為,AlN表層的氧是在高溫下才開始向其晶格內部擴散。因此,低溫燒結另外一個潛在的有利影響是可以延緩高溫燒結時表層氧向AlN晶格內部擴散,增進后續熱處理過程中的排氧效果,有利于制備出高熱導率的陶瓷材料。低溫燒結的關鍵技術是選擇有效的燒結助劑。金華多孔氮化鋁粉體生產商砷化鎵表面的氮化鋁涂層,能保護它在退火時免受離子的注入。
氮化鋁陶瓷的注射成型:排膠工藝,由于注射成型坯體中有機物含量較高,排膠過快會造成坯體開裂、起泡、分層和變形,因此,如何快速高效排膠成為注射成型的一大難點。排膠工藝包括熱排膠和溶劑排膠。起初主要采用熱排膠,簡單地把有機物燒除,這種方式能耗高、時間長。為了提高排膠效率,一些學者探索了溶劑排膠的工藝。由于粘結劑中石蠟占比重較大,溶劑排膠主要是將坯體中的石蠟溶解,其他粘結劑仍能維持坯體形狀。溶劑排膠結合熱工藝排膠可以縮短排膠時間。注射成型的工藝特點:可近凈尺寸成型各種復雜形狀,很少(或無需)進行機械加工;成型產品生坯密度均勻,且表面光潔度及強度高;成型產品燒結體性能優異且一致性好;易于實現機械化和自動化生產,生產效率高。
氮化鋁粉體的制備工藝:原位自反應合成法:原位自反應合成法的原理與直接氮化法的原理基本類同,以鋁及其它金屬形成的合金為原料,合金中其它金屬先在高溫下熔出,與氮氣發生反應生成金屬氮化物,繼而金屬Al取代氮化物的金屬,生產AlN。其優點是工藝簡單、原料豐富、反應溫度低,合成粉體的氧雜質含量低。其缺點是金屬雜質難以分離,導致其絕緣性能較低。等離子化學合成法:等離子化學合成法是使用直流電弧等離子發生器或高頻等離子發生器,將Al粉輸送到等離子火焰區內,在火焰高溫區內,粉末立即融化揮發,與氮離子迅速化合而成為AlN粉體。其優點是團聚少、粒徑小。其缺點是該方法為非定態反應,只能小批量處理,難于實現工業化生產,且其氧含量高、所需設備復雜和反應不完全。陶瓷電子基板和封裝材料領域,其性能遠超氧化鋁。
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。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。金華多孔氮化鋁粉體生產商
氮化鋁可通過氧化鋁和碳的還原作用或直接氮化金屬鋁來制備。深圳超細氧化鋁品牌
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。深圳超細氧化鋁品牌
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