氮化鋁在陶瓷在常溫和高溫下都具有良好的耐蝕性、穩(wěn)定性,在2450℃下才會發(fā)生分解,可以用作高溫耐火材料,如坩堝、澆鑄模具。氮化鋁陶瓷能夠不被銅、鋁、銀等物質(zhì)潤濕以及耐鋁、鐵、鋁合金的溶蝕,可以成為良好的容器和高溫保護層,如熱電偶保護管和燒結(jié)器具;也可以抵御高溫腐蝕性氣體的侵蝕,用于制備氮化鋁陶瓷靜電卡盤這種重要的半導(dǎo)體制造裝備的零部件。由于氮化鋁對砷化鎵等熔鹽表現(xiàn)穩(wěn)定,用氮化鋁坩堝代替玻璃來合成砷化鎵半導(dǎo)體,可以消除來自玻璃中硅的污染,獲得高純度的砷化鎵半導(dǎo)體。影響氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率的主要因素有晶格的氧含量、致密度、顯微結(jié)構(gòu)、粉體純度等。大連導(dǎo)熱氮化硼銷售公司
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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與粉料發(fā)生化學(xué)反應(yīng);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(fù)雜形狀陶瓷部件和工業(yè)化推廣、無排膠困難、成本低等。納米氮化硼廠家大多數(shù)氮化鋁膜為多晶,但已在藍寶石基材上成功地外延生長制成單晶氮化鋁膜。
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(chǎn)物Al再與N2反應(yīng)生成AlN,其化學(xué)反應(yīng)式為:Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)→2AlN(s)+3CO(g);其優(yōu)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(yīng)后還需對過量的碳進行除碳處理,導(dǎo)致生產(chǎn)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(zhuǎn)動或振動,使硬質(zhì)球?qū)ρ趸X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(yōu)點是:高能球磨法具有設(shè)備簡單、工藝流程短、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。其缺點是:氮化難以完全,且在球磨過程中容易引入雜質(zhì),導(dǎo)致粉體的質(zhì)量較低。
氮化鋁陶瓷室溫比較強度高,且不易受溫度變化影響,同時具有比較高的熱導(dǎo)系數(shù)和比較低的熱膨脹系數(shù),是一種優(yōu)良的耐熱沖材料及熱交換材料,作為熱交換材料,可望應(yīng)用于燃氣輪機的熱交換器上。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℃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,那么將坩堝替代玻璃進行砷化鎵半導(dǎo)體的合成,能夠完全消除硅的污染而得到高純度的砷化鎵。在實際產(chǎn)品中,氮化鋁的晶體結(jié)構(gòu)不能完全均均勻分布,并且存在許多雜質(zhì)和缺陷。
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(chǎn)氮化鋁粉末,反應(yīng)溫度一般在800℃~1200℃。反應(yīng)式為:2Al+N2→2AlN。該方法的缺點很明顯,在反應(yīng)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(yīng),致使產(chǎn)率較低;又由于鋁和氮氣之間的反應(yīng)是強放熱反應(yīng),速度很快,造成AlN粉體自燒結(jié),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(fā)生還原氮化反應(yīng)生成AlN粉末。其反應(yīng)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(fù)雜,制備成本較高。環(huán)氧樹脂作為一種有著很好的化學(xué)性能和力學(xué)穩(wěn)定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低。寧波球形氧化鋁供應(yīng)商
陶瓷電子基板和封裝材料領(lǐng)域,其性能遠超氧化鋁。大連導(dǎo)熱氮化硼銷售公司
目前,氮化鋁也存在一些問題。其一是粉體在潮濕的環(huán)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(dǎo)率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應(yīng)用帶來困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì),使之與水隔離,從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學(xué)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(yīng)用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過程中的能耗較高,同時存在安全風(fēng)險,這也是一些高溫制備方法無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要弊端。再者是生產(chǎn)制備過程中的雜質(zhì)摻入或者有害產(chǎn)物的生成問題,例如碳化還原反應(yīng)過量碳粉的去除問題,以及化學(xué)氣相沉積法的氯化氫副產(chǎn)物的去除問題,這都要求制備氮化鋁的過程中需對反應(yīng)產(chǎn)物進行提純,這也導(dǎo)致了生產(chǎn)制備氮化鋁的成本居高不下。大連導(dǎo)熱氮化硼銷售公司