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。氮化鋁要以熱壓及焊接式才可制造出工業級的物料。蘇州片狀氧化鋁哪家好
氮化鋁的熱傳導機理:熱導率,也即導熱系數,作為衡量物質導熱能力的量度,是導熱材料很重要的性質之一。AIN屬于共價化合物,其分子內部沒有可自由移動的電子,因此熱量的傳遞是以晶格振動這種形式來實現的,這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內部溫度高的部分能量大,溫度低的部分能量小,能量通過聲子之間互相作用,從高能量向低能量發生傳遞,能量的遷移導致熱量的傳導。可以看到,把晶格內部的原子看成小球,這些小球之間彼此由彈簧(共價鍵)連接起來,從而每個原子的振動都要牽動周圍的原子,使振動以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動產生的能量量子,即“聲子”,聲子相互作用使振動傳遞,從而使能量遷移,傳導熱量。湖州球形氮化鋁供應商氮化鋁陶瓷基片是理想的大規模集成電路散熱基板和封裝材料。
采用小粒徑氮化鋁粉:氮化鋁燒結過程的驅動力為表面能,顆粒細小的AlN粉體能夠增強燒結活性,增加燒結推動力從而加速燒結過程。研究證實,當氮化鋁原始粉料的起始粒徑細小20倍后,陶瓷的燒結速率將增加147倍。燒結原料應選擇粒徑小且分布均勻的氮化鋁粉,可防止二次再結晶,內部的大顆粒易發生晶粒異常生長而不利于致密化燒結;若顆粒分布不均勻,在燒結過程中容易發生個別晶體異常長大而影響燒結。此外,氮化鋁陶瓷的燒結機理有時也受原始粉末粒度的影響。微米級的氮化鋁粉體按體積擴散機理進行燒結,而納米級的粉體則按晶界擴散或者表面擴散機理進行燒結。但目前而言,細小均勻的氮化鋁粉體制備很困難,大多通過濕化學法結合碳熱還原法制備,不但燒結工藝復雜,而且耗能多多規模的推廣應用仍舊有一定的限制。國內在小粒徑高性能氮化鋁粉的供應上,仍十分稀缺。
氮化鋁粉體的制備工藝:高溫自蔓延合成法:高溫自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法,它是將Al粉在高壓氮氣中點燃后,利用Al和N2反應產生的熱量使反應自動維持,直到反應完全,其化學反應式為:2Al(s)+N2(g)→2AlN(s);其優點是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,只需在開始時將其點燃,故能耗低、生產效率高、成本低。其缺點是要獲得氮化完全的粉體,必需在較高的氮氣壓力下進行,直接影響了該法的工業化生產。化學氣相沉淀法:它是在遠高于理論反應溫度,使反應產物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓,導致其自動凝聚成晶核,而后聚集成顆粒。氮化鋁是一種很有前途的高功率集成電路基片和包裝材料。
高導熱氮化鋁基片的燒結工藝重點包括燒結方式、燒結助劑的添加、燒結氣氛的控制等。放電等離子燒結是20世紀90年代發展并成熟的一種燒結技術,它利用脈沖大電流直接施加于模具和樣品上,產生體加熱使被燒結樣品快速升溫;同時,脈沖電流引起顆粒間的放電效應,可凈化顆粒表面,實現快速燒結,有效地抑制顆粒長大。使用SPS技術能夠在較低溫度下進行燒結,且升溫速度快,燒結時間短。微波燒結是利用特殊頻段的電磁波與介質的相互耦合產生介電損耗,使坯體整體加熱的燒結方法。微波同時提高了粉末顆粒活性,加速物質的傳遞。微波燒結也是一種快速燒結法,同樣可保證樣品安全衛生無污染。雖然機理與放電等離子體燒結有所不同,但是兩者都能實現整體加熱,才能極大地縮短燒結周期,所得陶瓷晶體細小均勻。直接氮化法的優點是工藝簡單,成本較低,適合工業大規模生產。紹興高導熱氮化鋁廠家直銷
氮化鋁可用作鋁、銅、銀、鉛等金屬熔煉的坩堝和燒鑄模具材料。蘇州片狀氧化鋁哪家好
氮化鋁選用高純度且為微粉的“氮化鋁粉末”,一般而言氧質量含量在1.2%以下,碳質量含量為0.04%以下,Fe含量為30ppm以下,Si含量為60ppm以下。氮化鋁粉體的很大粒徑很好控制在20μm以下的氮化鋁粉末。此處,“氧”基本上屬于雜質,但有防止過分煅燒的作用,因此為了防止煅燒導致的煅燒體強度下降優先選用氧質量含量在0.7%以上的氮化鋁粉末。此外,在原料中常含有“煅燒助劑”,大多使用稀土金屬化合物、堿土金屬化合物、過渡金屬化合物等。例如可選用氧化釔或氧化鋁等,這些煅燒助劑與氮化鋁粉體形成復合的氧化物液相,該液相帶來煅燒體的高密度化,同時,提取氮化鋁晶粒中屬于雜質的氧,以結晶晶界的氧化物進行偏析,從而使氮化鋁基板的導熱率提高。蘇州片狀氧化鋁哪家好
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