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氮化鋁粉末,反應溫度一般在800℃~1200℃。反應式為:2Al+N2→2AlN。該方法的缺點很明顯,在反應初期,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,致使產率較低;又由于鋁和氮氣之間的反應是強放熱反應,速度很快,造成AlN粉體自燒結,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℃)的流動氮氣中發生還原氮化反應生成AlN粉末。其反應式為: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,工藝復雜,制備成本較高。氮化鋁陶瓷基板是理想的大規模集成電路散熱基板和封裝材料。杭州納米氮化硼生產商
高電阻率、高熱導率和低介電常數是電子封裝用基片材料的很基本要求。封裝用基片還應與硅片具有良好的熱匹配、易成型、高表面平整度、易金屬化、易加工、低成本等特點和一定的力學性能。陶瓷由于具有絕緣性能好、化學性質穩定、熱導率高、高頻特性好等優點,成為很常用的基片材料。常用的陶瓷基片材料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹系數和硅不太匹配;氧化鈹雖然有優良的性能,但其粉末有劇毒;而氮化鋁陶瓷具有高熱導率、好的抗熱沖擊性、高溫下依然擁有良好的力學性能,被認為是很理想的基板材料。氮化鋁陶瓷擁有高硬度和高溫強度性能,可用作切割工具、砂輪和拉絲模以及制造工具材料、金屬陶瓷材料的原料。還具有優良的耐磨損性能,可用作耐磨損零件,但由于造價高,只能用于磨損嚴重的部位。將某些易氧化的金屬或非金屬表面包覆AlN涂層,可以提高其抗氧化、耐磨的性能;也可以用作防腐蝕涂層,如腐蝕性物質的處理器和容器的襯里等。金華超細氮化鋁廠家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。
氮化鋁的應用:應用于襯底材料,AlN晶體是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想襯底。與藍寶石或SiC襯底相比,AlN與GaN熱匹配和化學兼容性更高、襯底與外延層之間的應力更小。因此,AlN晶體作為GaN外延襯底時可大幅度降低器件中的缺陷密度,提高器件的性能,在制備高溫、高頻、高功率電子器件方面有很好的應用前景。另外,用AlN晶體做高鋁(Al)組份的AlGaN外延材料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度,極大地提高氮化物半導體器件的性能和使用壽命?;贏lGaN的高質量日盲探測器已經獲得成功應用。
目前,AlN陶瓷燒結氣氛有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陶瓷的燒結時間及保溫時間不宜過長,且其燒結溫度不能過高,以免AlN被還原。而在中性氣氛中不會出現上述情況,因此一般選擇在氮氣中燒結,以此獲得性能更高的AlN陶瓷。在氮化鋁陶瓷基板燒結過程中,除了工藝和氣氛影響著產品的性能外,燒結助劑的選擇也尤為重要。AlN燒結助劑一般是堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物,燒結助劑主要有兩方面的作用:一方面形成低熔點物相,實現液相燒結,降低燒結溫度,促進坯體致密化;另一方面,高熱導率是AlN基板的重要性能,而實現AlN基板中由于存在氧雜質等各種缺陷,熱導率低于及理論值,加入燒結助劑可以與氧反應,使晶格完整化,進而提高熱導率。選擇多元復合燒結助劑,往往能獲得比單一燒結助劑更好的燒結效果找到合適的低溫燒結助劑,實現AlN低溫燒結,就可以減少能耗、降低成本,便于進行連續生產。 良好的粘結劑可起到形狀維持的作用,且有效減少坯體變形和脫脂缺陷的產生。
氮化鋁陶瓷的運用:氮化鋁陶瓷基板:氮化鋁陶瓷基板熱導率高,膨脹系數低,強度高,耐高溫,耐化學腐蝕,電阻率高,介電損耗小,是理想的大規模集成電路散熱基板和封裝材料。氮化鋁陶瓷零件:氮化鋁 (AlN) 具有高導熱性、高耐磨性和耐腐蝕性,是半導體和醫療行業很理想的材料。典型應用包括:加熱器、靜電卡盤、基座、夾環、蓋板和 MRI 設備。氮化鋁陶瓷使用須知:氮化鋁陶瓷在700°C的空氣中會發生表面氧化,即使在室溫下,也檢測到5-10nm的表面氧化層。這將有助于保護材料本體,但它也將降低材料表面的導熱率。在惰性氣氛中,該氧化層可在高達1350°C 的溫度下保護材料本體,當在高于此溫度時本體將會發生大量氧化。氮化鋁陶瓷在高達 980°C 的氫氣和二氧化碳氣氛中是穩定的。氮化鋁陶瓷會與無機酸和強堿、水等液體發生化學反應并緩慢溶解,所有它不能直接浸泡在這類物質中使用。但氮化鋁可以抵抗大多數熔鹽的侵蝕,包括氯化物和冰晶石。氮化鋁很高可穩定到2200℃,室溫強度高,且強度隨溫度的升高下降較慢。杭州納米氮化硼生產商
氮化鋁還具有良好的耐磨損和耐腐蝕性能,可用作防護膜。杭州納米氮化硼生產商
納米氮化鋁粉體主要用途:導熱塑料中的應用:納米氮化鋁粉體可以大幅度提高塑料的導熱率。通過實驗產品以5-10%的比例添加到塑料中,可以使塑料的導熱率從原來的0.3提高到5。導熱率提高了1l6倍多。相比較目前市場上的導熱填料(氧化鋁或哦氧化鎂等)具有添加量低,對制品的機械性能有提高作用,導熱效果提高更明顯等特點。目前相關應用廠家已經大規模采購納米氮化鋁粉體,新型的納米導熱塑料將投放市場。高導熱硅橡膠的應用:與硅匹配性能好,在橡膠中容易分散,在不影響橡膠的機械性能的前提下(實驗證明對橡膠的機械性能還有提高作用)可大幅度提升硅橡膠的導熱率,在添加過程中不象氧化物等使黏度上升很快,添加量很小(根據導熱要求一般在5%左右就可以使導熱率提高50%-70%),現較廣應用與,航空以及信息工程中。杭州納米氮化硼生產商