致密度不高的材料熱導(dǎo)率也不會高。為了獲得高致密度的氮化鋁陶瓷,一般采取的方法有:使用超細(xì)粉、改善燒結(jié)方式、引入燒結(jié)助劑等方法。因此,氮化鋁粉體粒徑的大小會直接影響到氮化鋁陶瓷燒結(jié)的致密度。超細(xì)氮化鋁粉體由于其高的比表面積,會在燒結(jié)的過程中增加燒結(jié)的推動力,加速燒結(jié)的過程。此外,粉體的尺寸變小也就意味著物質(zhì)的擴(kuò)散距離變短,高溫下有利于液相物質(zhì)的生成,極大地加強(qiáng)了流動傳質(zhì)作用。由于氮化鋁自擴(kuò)散系數(shù)小,燒結(jié)非常困難。只有使用純度高的超細(xì)粉,才可以在燒結(jié)的過程中盡可能地減少氣孔的出現(xiàn),保持高致密度。因此,據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯的了解,工業(yè)上一般要求超細(xì)氮化鋁粉體的D50(即顆粒累積分布為50%的粒徑)尺寸盡可能地保持在1~1.5μm左右且粒度均勻。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。耐溫氧化鋁品牌
氮化鋁粉體的制備工藝:原位自反應(yīng)合成法:原位自反應(yīng)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?dú)獍l(fā)生反應(yīng)生成金屬氮化物,繼而金屬Al取代氮化物的金屬,生產(chǎn)AlN。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、原料豐富、反應(yīng)溫度低,合成粉體的氧雜質(zhì)含量低。其缺點(diǎn)是金屬雜質(zhì)難以分離,導(dǎo)致其絕緣性能較低。等離子化學(xué)合成法:等離子化學(xué)合成法是使用直流電弧等離子發(fā)生器或高頻等離子發(fā)生器,將Al粉輸送到等離子火焰區(qū)內(nèi),在火焰高溫區(qū)內(nèi),粉末立即融化揮發(fā),與氮離子迅速化合而成為AlN粉體。其優(yōu)點(diǎn)是團(tuán)聚少、粒徑小。其缺點(diǎn)是該方法為非定態(tài)反應(yīng),只能小批量處理,難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),且其氧含量高、所需設(shè)備復(fù)雜和反應(yīng)不完全。麗水高導(dǎo)熱氮化鋁粉體品牌陶瓷注射成型技術(shù)是一種制造復(fù)雜形狀陶瓷零部件的新興技術(shù)。
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(jìn)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(jìn)燒結(jié)過程的進(jìn)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(fù)雜的樣品。熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導(dǎo)率致密化AlN陶瓷的主要工藝。由于AlN具有很強(qiáng)的共價(jià)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。
目前,AlN陶瓷燒結(jié)氣氛有3種:中性氣氛、還原型氣氛和弱還原型氣氛。中性氣氛采用常用的N2、還原性氣氛采用CO,弱還原性氣氛則使用H2。在還原氣氛中,AlN陶瓷的燒結(jié)時間及保溫時間不宜過長,且其燒結(jié)溫度不能過高,以免AlN被還原。而在中性氣氛中不會出現(xiàn)上述情況,因此一般選擇在氮?dú)庵袩Y(jié),以此獲得性能更高的AlN陶瓷。在氮化鋁陶瓷基板燒結(jié)過程中,除了工藝和氣氛影響著產(chǎn)品的性能外,燒結(jié)助劑的選擇也尤為重要。AlN燒結(jié)助劑一般是堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物,燒結(jié)助劑主要有兩方面的作用:一方面形成低熔點(diǎn)物相,實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié),降低燒結(jié)溫度,促進(jìn)坯體致密化;另一方面,高熱導(dǎo)率是AlN基板的重要性能,而實(shí)現(xiàn)AlN基板中由于存在氧雜質(zhì)等各種缺陷,熱導(dǎo)率低于及理論值,加入燒結(jié)助劑可以與氧反應(yīng),使晶格完整化,進(jìn)而提高熱導(dǎo)率。選擇多元復(fù)合燒結(jié)助劑,往往能獲得比單一燒結(jié)助劑更好的燒結(jié)效果找到合適的低溫?zé)Y(jié)助劑,實(shí)現(xiàn)AlN低溫?zé)Y(jié),就可以減少能耗、降低成本,便于進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。 氮化鋁,共價(jià)鍵化合物,化學(xué)式為AIN,是原子晶體,屬類金剛石氮化物、六方晶系。
熱壓燒結(jié):即在一定壓力下燒結(jié)陶瓷,可以使加熱燒結(jié)和加壓成型同時進(jìn)行。無壓燒結(jié):常壓燒結(jié)氮化鋁陶瓷一般溫度范圍為1600-2000℃,適當(dāng)升高燒結(jié)溫度和延長保溫時間可以提高氮化鋁陶瓷的致密度。微波燒結(jié):微波燒結(jié)也是一種快速燒結(jié)法,利用微波與介質(zhì)的相互作用產(chǎn)生介電損耗而使坯體整體加熱的燒結(jié)方法。放電等離子燒結(jié):融合等離子活化、熱壓、電阻加熱等技術(shù),具有燒結(jié)速度快,晶粒尺寸均勻等特點(diǎn)。自蔓延燒結(jié):即在超高壓氮?dú)庀吕米月痈邷睾铣煞磻?yīng)直接制備AlN陶瓷致密材料。但由于高溫燃燒反應(yīng)下原料中的Al易熔融而阻礙氮?dú)庀蛎鲀?nèi)部滲透, 難以得到致密度高的AlN陶瓷。以上5中燒結(jié)工藝中,熱壓燒結(jié)是目前制備高熱導(dǎo)率致密化AlN陶瓷的主要工藝。AIN晶體以〔AIN4〕四面體為結(jié)構(gòu)單元共價(jià)鍵化合物,具有纖鋅礦型結(jié)構(gòu),屬六方晶系。麗水高導(dǎo)熱氮化鋁粉體品牌
利用氮化鋁陶瓷能耐鐵、鋁等金屬和合金的溶蝕性能,可用作Al、Cu等金屬熔煉的坩堝和澆鑄模具材料。耐溫氧化鋁品牌
氮化鋁陶瓷的制備技術(shù):壓制成形的三個階段:一階段,主要是顆粒的滑動和重排,無論是一般的粉體或者造粒后的粉體,其填充于模具中的很初結(jié)構(gòu)中都含有和顆粒尺寸接近或稍小的空隙。第二階段,顆粒接觸點(diǎn)部位發(fā)生變形和破裂,當(dāng)壓力超過顆粒料的表觀屈服應(yīng)力時,顆粒發(fā)生變形使得顆粒間空隙減小,隨著顆粒的變形,坯體體積很大空隙尺寸減少,塑性低的致密粒料對應(yīng)的屈服應(yīng)力大,達(dá)到相同致密度所需要更高的壓力。第三階段,坯體進(jìn)一步密實(shí)與彈性壓縮,這一階段起始于高壓力階段,但密度提高幅度較小,此階段發(fā)生一定程度的彈性壓縮,這種彈性壓縮過大,則在脫模后會造成應(yīng)力開裂與分層。模壓成型的優(yōu)點(diǎn)是成型坯體尺寸準(zhǔn)確、操作簡單、模壓坯體中粘結(jié)劑含量較少、干燥和燒成收縮較小,特別適用于制備形狀簡單、長徑比小的制品。但是,這種傳統(tǒng)的成型方法效率低,且制得的AlN陶瓷零部件的尺寸精度取決于所用模具的精度,而高精度模具的制備成本較高。耐溫氧化鋁品牌
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