氮化鋁陶瓷的流延成型:料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經(jīng)干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。流延成型工藝包括漿料制備、流延成型、干燥及基帶脫離等過程。溶劑和分散劑,高固相含量的流延漿料是流延成型制備高性能氮化鋁陶瓷的關(guān)鍵因素之一。溶劑和分散劑是高固相含量的流延漿料的關(guān)鍵。溶劑必須滿足以下條件:必須與其他添加成分相溶,如分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑等;化學性質(zhì)穩(wěn)定,不與粉料發(fā)生化學反應;對粉料顆粒的潤濕性能好;易于揮發(fā)與燒除;使用安全、衛(wèi)生且對環(huán)境污染小。坯體強度高、坯體整體均勻性好、可做近凈尺寸成型、適于制備復雜形狀陶瓷部件和工業(yè)化推廣、無排膠困難、成本低等。凝膠流延成型和注凝成型,成為氮化鋁陶瓷的主要生產(chǎn)方法,從而促進氮化鋁陶瓷的推廣與應用。寧波微米氮化硼
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(wǎng)印刷形成封接用金屬層、導體(電路布線)及電阻等,通過燒結(jié)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(wǎng)印刷,干燥與燒結(jié)。厚膜法的優(yōu)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(chǎn),但結(jié)合強度不高,且受溫度影響大,高溫時結(jié)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(yōu)良、便于刻蝕、絕緣性及熱循環(huán)能力高的優(yōu)點,但是后續(xù)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。杭州微米氮化鋁生產(chǎn)商氮化鋁(AIN)是AI-N二元系中穩(wěn)定的相,它具有共價鍵、六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。
高導熱氮化鋁基片的燒結(jié)工藝重點包括燒結(jié)方式、燒結(jié)助劑的添加、燒結(jié)氣氛的控制等。放電等離子燒結(jié)是20世紀90年代發(fā)展并成熟的一種燒結(jié)技術(shù),它利用脈沖大電流直接施加于模具和樣品上,產(chǎn)生體加熱使被燒結(jié)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(xiàn)快速燒結(jié),有效地抑制顆粒長大。使用SPS技術(shù)能夠在較低溫度下進行燒結(jié),且升溫速度快,燒結(jié)時間短。微波燒結(jié)是利用特殊頻段的電磁波與介質(zhì)的相互耦合產(chǎn)生介電損耗,使坯體整體加熱的燒結(jié)方法。微波同時提高了粉末顆粒活性,加速物質(zhì)的傳遞。微波燒結(jié)也是一種快速燒結(jié)法,同樣可保證樣品安全衛(wèi)生無污染。雖然機理與放電等離子體燒結(jié)有所不同,但是兩者都能實現(xiàn)整體加熱,才能極大地縮短燒結(jié)周期,所得陶瓷晶體細小均勻。
由于氮化鋁具有與鋁、鈣等金屬不潤濕等特性,所以可以用其作坩堝、保護管、澆注模具等。將氮化鋁陶瓷作為金屬熔池可以用在浸入式熱電偶保護管中,由于它不粘附熔融金屬,在800~1000度的熔池中可以連續(xù)使用大約3000個小時以上并且不會被侵蝕破壞。此外,由于氮化鋁材料對熔鹽砷化鎵等材料性能穩(wěn)定,那么將氮化鋁坩堝替代玻璃進行砷化鎵半導體的合成,能夠完全消除硅的污染而得到高純度的砷化鎵。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,可制作切割工具、砂輪、拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。氮化鋁由于造價高,只能用于磨損嚴重的部位。
目前AlN基片較常用的燒結(jié)工藝一般有5種,即熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)(SPS)、微波燒結(jié)和自蔓延燒結(jié)。熱壓燒結(jié)是在加熱粉體的同時進行加壓,利用通電產(chǎn)生的焦耳熱和加壓造成的塑性變形來促進燒結(jié)過程的進行。相對于無壓燒結(jié)來說,熱壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度要低得多,而且燒結(jié)體致密,氣孔率低,但其加熱、冷卻所需時間較長,且只能制備形狀不太復雜的樣品。熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導率致密化AlN陶瓷的主要工藝。由于AlN具有很強的共價性,故其在常壓燒結(jié)時需要的燒結(jié)溫度很高。在常壓燒結(jié)條件下,添加了Y2O3的AlN粉能產(chǎn)生液相燒結(jié)的溫度為1600℃以上,且燒結(jié)溫度要受AlN粒度、添加劑種類及添加劑的含量等因素的影響。常壓燒結(jié)的燒結(jié)溫度一般為1600~2000℃,保溫時間為2h。AIN陶瓷的金屬化性能較好,可替代有毒性的氧化鈹瓷在電子工業(yè)中較廣應用。單晶氮化硼廠家電話
由于鋁和氮的原子序數(shù)小,氮化鋁本身具有很高的熱導率。寧波微米氮化硼
流延成型的體系,有機流延體系和水基流延體系。有機流延體系所用到的添加劑的成分均有毒,對綠色生產(chǎn)提出了很大的挑戰(zhàn)。近年來,研究者一直致力于尋找添加劑毒性小的流延成型方法。郭堅等以無水乙醇和異丙醇為混合溶劑,利用流延成型制備AlN生坯,燒結(jié)后得到AlN陶瓷的熱導率為178 W/(m·K)。水基流延體系因為其綠色環(huán)保等特點,成為流延成型發(fā)展趨勢。但其在成型后需要對陶瓷生坯進行干燥,目前干燥技術(shù)還有待進一步完善。相對而言,流延成型的生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量高,但此種方法存在的局限性是只能成型簡單外形的陶瓷生坯,無法滿足復雜外形的陶瓷生坯成型要求。近年來,隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,大規(guī)模集成電路和大功率微波器件對高尺寸精度的異形封裝和散熱器件的需求正在每年成倍增加,因而需要越來越多的微型、復雜形狀高導熱AlN陶瓷零部件,但是傳統(tǒng)的加工方法很難制備出形狀和尺寸精度滿足需要的零部件。于是,另一種成型方法——粉末注射成型獲得越來越多的關(guān)注。寧波微米氮化硼