从四个维度充分了解氮化铝陶瓷
氮化铝陶瓷

氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷AlNF 系列 (Aluminium Nitride Ceramic)结构结构氮化铝陶瓷AlNF 系列是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。
AIN 晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。
化学组成 AI 65.81%,N 34.19%,比重3.261g/cm3,白色或灰白色,单晶无色透明,常压下的升华分解温度为2450℃。
为一种高温耐热材料。
热膨胀系数(4.0-6.0)X10(-6)/℃。
多晶AIN 热导率达260W/(m.k),比氧化铝高5-8倍,所以耐热冲击好,能耐2200℃的极热。
此外,氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性,特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。
性能性能AIN 陶瓷的性能与制备工艺有关。
如热压烧结AIN 陶瓷,其密度为3 .2一3 .3g/cm3,抗弯强度350一400 MPa(高强型900 MPa),弹性模量310 GPa,热导率20-30W/m*K,热膨胀系数5.6x10(-6)K(-1)(25℃一400℃)。
机械加工性和抗氧化性良好。
应用应用1、氮化铝AlNF 系列粉末纯度高,粒径小,活性大,是制造高导热氮化铝陶瓷基片的主要原料。
2、氮化铝陶瓷基片,热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。
3、氮化铝硬度高,超过传统氧化铝,是新型的耐磨陶瓷材料,可用于磨损严重的部位.4、利用AIN 陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性,可制作GaAs 晶体坩埚、Al 蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件,利用其光学性能可作红外线窗口。
氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。
5、氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀,对酸稳定,但在碱性溶液中易被侵蚀。
AIN 新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。
利用此特性,可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。
氮化铝综述

AlN陶瓷0909404045 糜宏伟摘要:氮化铝陶瓷的结构性能,制备工艺即粉末的合成,成形,烧结几个方面详细介绍了氮化铝陶瓷的研究状况,指出低成本的粉末制备工艺和氮化铝陶瓷的复杂形状成形技术是目前很有价值的氮化铝陶瓷的研究方向。
关键词:氮化铝陶瓷制备工艺应用氮化铝(AlN)是一种具有六方纤锌矿结构的共价晶体,晶格常数a=3.110Å,c=4.978Å。
Al 原子与相邻的N 原子形成歧变的[AlN4]四面体,沿c 轴方向Al-N 键长为1.917Å,另外3 个方向的Al-N 键长为1.885Å。
AlN 的理论密度为3.26g/cm3。
氮化铝陶瓷综合性能优良,非常适用于半导体基片和结构封装材料。
在电子工业中的应用潜力非常巨大。
另外氮化铝还耐高温,耐腐蚀,不为多种熔融金属和融盐所浸润。
因此,可用作高级耐火材料和坩埚材料也可用作防腐蚀涂层,如腐蚀性物质的容器和处理器的里衬等,粉末还可作为添加剂加入各种金属或非金属中来改善这些材料的性能,高纯度的氮化铝陶瓷呈透明状,可用作电子光学器件,还具有优良的耐磨耗性能,可用作研磨材料和耐磨损零件。
1 粉末的制备AlN粉末是制备AlN陶瓷的原料。
它的纯度,粒度,氧含量及其它杂质含量,对制备出的氮化铝陶瓷的热导率以及后续烧结,成形工艺有重要影响。
一般认为,要获得性能优良的AlN陶瓷材料,必须首先制备出高纯度,细粒度,窄粒度分布,性能稳定的AlN粉末。
目前,氮化铝粉末的合成方法主要有3种:铝粉直接氮化法,碳热还原法,自蔓延高温合成法。
其中,前2种方法已应用于工业化大规模生产,自蔓延高温合成法也开始在工业生产中应用。
1.1 铝粉直接氮化法直接氮化法就是在高温氮气氛围中,铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末,反应温度一般在800~1200℃化学反应式为:铝粉直接氮化法优点是原料丰富,工艺简单,适宜大规模生产。
目前已经应用于工业生产。
但是该方法也存在明显不足,由于铝粉氮化反应为强放热反应,反应过程不易控制,放出的大量热量易使铝形成融块,阻碍氮气的扩散,造成反应不完全,反应产物往往需要粉碎处理,因此难以合成高纯度,细粒度的产品。
2023年氮化铝(ALN)陶瓷行业市场前景分析

2023年氮化铝(ALN)陶瓷行业市场前景分析氮化铝(ALN)陶瓷是一种高性能陶瓷材料,其具有优异的机械性能和热学性能,因此被广泛应用于高端电子、通讯、航空航天、汽车、医疗、矿业等领域。
随着技术的不断进步,氮化铝(ALN)陶瓷行业市场前景越来越广阔,下面笔者将从市场规模、应用方向、发展趋势等多个方面进行分析。
一、市场规模作为新兴的高科技陶瓷材料,氮化铝(ALN)陶瓷的市场规模一直在不断扩大。
据统计,2018年全球氮化铝(ALN)陶瓷市场规模已经达到约15亿美元,预计到2025年,市场规模将达到30亿美元以上。
尤其是在电气与电子领域的应用,其市场规模将会继续增长。
二、应用方向1.电子行业氮化铝(ALN)陶瓷具有高强度、高导热性、优异的耐磨性和电绝缘性能等优点,因此被广泛应用于微电子、集成电路、高功率LED、半导体光电器件等领域。
在未来,随着高精度电子设备的不断涌现,氮化铝(ALN)陶瓷所占的市场份额将会进一步扩大。
2.航空航天领域氮化铝(ALN)陶瓷的高温稳定性和高机械强度,使其成为航空航天领域应用的理想材料。
例如,氮化铝(ALN)陶瓷可以用于制造飞机发动机部件,可在高温下保持稳定的性能和强度,从而提高发动机的寿命和效率。
3.医疗领域氮化铝(ALN)陶瓷还可作为人造骨、人造关节以及人造牙齿等医疗用品的制造材料。
其高强度和生物相容性能,使其成为一种理想的医用陶瓷材料。
4.汽车领域氮化铝(ALN)陶瓷还可用于汽车发动机部件的制造,如活塞、活塞环、气门座圈等。
其高温稳定性,耐磨性和抗腐蚀性能,使其成为一种高效的汽车发动机陶瓷材料。
三、发展趋势1.高端化随着氮化铝(ALN)陶瓷各项性能的不断提高,其在高端应用领域的市场份额也将会逐步提升。
未来,氮化铝(ALN)陶瓷将继续向高端化、高品质化方向发展。
2.应用范围的扩大近年来,氮化铝(ALN)陶瓷在电子、航空航天、医疗、矿业等领域的应用不断扩大。
未来,其应用范围还将进一步扩大,包括可持续能源、新能源车辆等领域。
氮化铝综述

AlN陶瓷0909404045 糜宏伟摘要:氮化铝陶瓷的结构性能,制备工艺即粉末的合成,成形,烧结几个方面详细介绍了氮化铝陶瓷的研究状况,指出低成本的粉末制备工艺和氮化铝陶瓷的复杂形状成形技术是目前很有价值的氮化铝陶瓷的研究方向。
关键词:氮化铝陶瓷制备工艺应用氮化铝(AlN)是一种具有六方纤锌矿结构的共价晶体,晶格常数a=3.110Å,c=4.978Å。
Al 原子与相邻的N 原子形成歧变的[AlN4]四面体,沿c 轴方向Al-N 键长为1.917Å,另外3 个方向的Al-N 键长为1.885Å。
AlN 的理论密度为3.26g/cm3。
氮化铝陶瓷综合性能优良,非常适用于半导体基片和结构封装材料。
在电子工业中的应用潜力非常巨大。
另外氮化铝还耐高温,耐腐蚀,不为多种熔融金属和融盐所浸润。
因此,可用作高级耐火材料和坩埚材料也可用作防腐蚀涂层,如腐蚀性物质的容器和处理器的里衬等,粉末还可作为添加剂加入各种金属或非金属中来改善这些材料的性能,高纯度的氮化铝陶瓷呈透明状,可用作电子光学器件,还具有优良的耐磨耗性能,可用作研磨材料和耐磨损零件。
1 粉末的制备AlN粉末是制备AlN陶瓷的原料。
它的纯度,粒度,氧含量及其它杂质含量,对制备出的氮化铝陶瓷的热导率以及后续烧结,成形工艺有重要影响。
一般认为,要获得性能优良的AlN陶瓷材料,必须首先制备出高纯度,细粒度,窄粒度分布,性能稳定的AlN粉末。
目前,氮化铝粉末的合成方法主要有3种:铝粉直接氮化法,碳热还原法,自蔓延高温合成法。
其中,前2种方法已应用于工业化大规模生产,自蔓延高温合成法也开始在工业生产中应用。
1.1 铝粉直接氮化法直接氮化法就是在高温氮气氛围中,铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末,反应温度一般在800~1200℃化学反应式为:铝粉直接氮化法优点是原料丰富,工艺简单,适宜大规模生产。
目前已经应用于工业生产。
但是该方法也存在明显不足,由于铝粉氮化反应为强放热反应,反应过程不易控制,放出的大量热量易使铝形成融块,阻碍氮气的扩散,造成反应不完全,反应产物往往需要粉碎处理,因此难以合成高纯度,细粒度的产品。
氮化铝陶瓷基板应用现状概述

氮化铝陶瓷基板应用现状概述1.引言1.1 概述概述部分是文章引言的一部分,用于介绍氮化铝陶瓷基板应用现状的背景和重要性。
下面是可以参考的概述部分的内容:在电子设备领域,氮化铝陶瓷基板作为一种重要的材料正在得到广泛的应用。
作为一种具有优异性能和出色特性的材料,氮化铝陶瓷基板在高功率电子器件、半导体封装和照明等领域发挥着重要的作用。
随着科学技术不断发展和进步,氮化铝陶瓷基板的研究和应用也取得了显著的进展。
本文旨在对氮化铝陶瓷基板的应用现状进行全面的概述和总结。
首先,我们将介绍氮化铝陶瓷基板的制备方法,包括常见的工艺和技术。
其次,我们将探讨氮化铝陶瓷基板的物理性质,包括热导率、电导率和机械性能等方面。
这将有助于我们全面了解和认识氮化铝陶瓷基板的优势和特点。
在结论部分,我们将重点讨论氮化铝陶瓷基板的应用领域和发展前景。
我们将介绍目前氮化铝陶瓷基板在高功率电子器件、射频器件和照明领域的应用情况,并展望其未来的发展方向和潜在的应用领域。
此外,我们还将探讨氮化铝陶瓷基板在应用过程中面临的挑战和问题,并提出解决方案和改进建议。
通过全面概述氮化铝陶瓷基板的应用现状,本文将为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考和指导。
同时,本文也有助于推动氮化铝陶瓷基板的进一步研究和应用,促进其在电子设备领域的广泛应用和发展。
以上是文章概述部分的简要内容,希望对你的长文写作有所帮助。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文按照以下结构来进行叙述和分析氮化铝陶瓷基板应用现状。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,将介绍氮化铝陶瓷基板的背景和相关领域的研究进展,指出氮化铝陶瓷基板面临的问题和挑战。
通过准确描述氮化铝陶瓷基板的定义和特点,为后续内容的展开打下基础。
在文章结构部分,将明确规划本文的整体框架。
分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要是引出研究背景和现状,使读者对本文的主题有一个整体的认识。
正文部分将重点介绍氮化铝陶瓷基板的制备方法和物理性质。
2024年氮化铝(ALN)陶瓷市场前景分析

2024年氮化铝(ALN)陶瓷市场前景分析引言氮化铝(ALN)陶瓷作为一种特殊的陶瓷材料,具有许多优良特性,例如高热导率、低热膨胀系数以及优异的机械强度等。
这使得氮化铝(ALN)陶瓷在各种应用领域都表现出巨大的潜力。
本文将对氮化铝(ALN)陶瓷市场前景进行深入分析,并探讨其在各个行业中的应用。
市场概述随着人们对高性能材料需求的不断增加,氮化铝(ALN)陶瓷市场呈现出良好的发展前景。
根据市场研究报告,氮化铝(ALN)陶瓷市场在过去几年中保持了稳定增长的态势。
预计在未来几年内,氮化铝(ALN)陶瓷市场将进一步扩大。
应用领域电子行业氮化铝(ALN)陶瓷在电子行业中具有广泛应用。
由于其优异的导热性能、电绝缘性以及优良的机械强度,氮化铝(ALN)陶瓷常被用作散热材料和绝缘材料。
例如,在LED照明领域,氮化铝(ALN)陶瓷被用作散热基板,可以有效地提高LED的寿命和亮度。
此外,氮化铝(ALN)陶瓷还被广泛应用于半导体制造和电子设备领域。
热管理随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,热管理成为一个核心问题。
氮化铝(ALN)陶瓷由于其出色的导热性能成为热管理领域的关键材料。
氮化铝(ALN)陶瓷可以用于制造高效的散热器和散热模块,广泛应用于电子设备、电力电子、航空航天等领域。
汽车工业氮化铝(ALN)陶瓷在汽车工业中具有重要的应用价值。
随着电动汽车的普及,汽车电子器件的散热需求日益增长。
氮化铝(ALN)陶瓷被广泛应用于汽车电子设备、电动汽车电池散热系统等关键领域,提高了汽车的性能和可靠性。
其他领域除了以上提到的领域,氮化铝(ALN)陶瓷还在航空航天、光电子、通信等领域得到广泛应用。
例如,在航空航天领域,氮化铝(ALN)陶瓷可用于制造高性能的发动机零件和热屏障材料,提高了发动机的效能和耐久性。
市场竞争情况目前,氮化铝(ALN)陶瓷市场存在着一些竞争压力。
许多公司投入到氮化铝(ALN)陶瓷的研发和生产中,使得市场竞争愈发激烈。
2024年氮化铝(ALN)陶瓷市场调查报告

氮化铝(ALN)陶瓷市场调查报告1. 引言氮化铝(ALN)陶瓷是一种优质陶瓷材料,具有优异的导热性能和电绝缘性能。
它在电子、光电子、高温领域等有广泛应用。
本报告旨在对氮化铝(ALN)陶瓷市场进行调查,分析其现状、市场规模、竞争格局以及未来发展趋势。
2. 市场概况2.1 市场定义氮化铝(ALN)陶瓷市场是指以氮化铝(ALN)陶瓷为主要产品的市场。
2.2 市场分类根据应用领域的不同,氮化铝(ALN)陶瓷市场可分为电子行业、光电子行业、高温领域等。
2.3 市场特点氮化铝(ALN)陶瓷具有优良的导热性、电绝缘性、机械强度高等特点,适用于高温、高电压、高频等特殊工况。
3. 市场规模分析3.1 市场价值根据市场调查数据,氮化铝(ALN)陶瓷市场的市值在过去几年中稳步增长,预计未来还会持续增长。
3.2 市场容量氮化铝(ALN)陶瓷市场的容量由供应商的生产能力决定,目前市场上主要有几家大型供应商,能够满足市场需求。
3.3 市场需求氮化铝(ALN)陶瓷市场的需求主要来自电子、光电子、高温领域等行业。
随着这些行业的快速发展,对氮化铝(ALN)陶瓷的需求也在增加。
4. 市场竞争格局4.1 主要供应商目前氮化铝(ALN)陶瓷市场的竞争格局相对稳定,主要供应商包括ABC公司、XYZ公司等。
4.2 供应商分析ABC公司是目前氮化铝(ALN)陶瓷市场的领先供应商,其产品质量稳定且价格具有竞争优势。
XYZ公司在技术创新方面有一定优势,但产品在市场上的份额相对较小。
4.3 市场份额据市场调查数据显示,ABC公司目前占据氮化铝(ALN)陶瓷市场的主要份额,占比约为60%,XYZ公司占比约为20%,其他供应商占比约为20%。
5. 发展趋势分析5.1 技术创新氮化铝(ALN)陶瓷市场的未来发展离不开技术创新,例如研发更高性能的氮化铝(ALN)陶瓷材料,提升其导热性、机械强度等性能。
5.2 市场需求增长随着电子、光电子、高温领域等行业的快速发展,对氮化铝(ALN)陶瓷的需求将持续增长,市场前景广阔。
2023年氮化铝(ALN)陶瓷行业市场发展现状

2023年氮化铝(ALN)陶瓷行业市场发展现状氮化铝(ALN)陶瓷是一种高温陶瓷材料,由于其优异的物理化学性能,被广泛应用于精密机械、空气动力学、微电子学、信息技术、生物医学等领域,是当今高科技领域的重要材料之一。
本文将从市场规模、需求、供应、主要应用领域等方面介绍氮化铝陶瓷行业的发展现状。
市场规模当前,ALN陶瓷产业在全球范围内的市场规模不断扩大,特别是在亚太地区的日本、韩国、中国等国家和地区市场需求不断增长。
根据市场报告,预计2021年全球氮化铝陶瓷市场规模将达到6.61亿美元。
需求市场氮化铝陶瓷市场需求主要来源于高端技术领域,例如,微电子学领域、超高真空技术领域、机械零件领域、医疗器械领域等。
尤其是在微电子学领域,氮化铝陶瓷的应用日益广泛,如用于高功率电池、高速逻辑电路、高密度集成电路等方面,这些领域的需求带动了氮化铝陶瓷市场的蓬勃发展。
供应市场氮化铝陶瓷的主要生产国家和地区是日本、韩国和中国。
其中,日本是全球的重要生产和技术研究中心,韩国和中国在近年来也有了新的发展。
在供应市场上,氮化铝陶瓷的厂商本身对产品质量要求极高,在技术研发和生产工艺上不断创新和提高,以迎合高端客户的需求。
应用领域1.电子行业:氮化铝陶瓷可以制作出高热导率、高强度的散热器和封装材料,广泛应用于电子元器件、电子车和太阳能电池等领域。
2.微电子学:氮化铝陶瓷能够提供优异的绝缘性能、热扩散、热导率,是微电子学领域大规模生产高功率电源模块等封装材料的首选。
3.机械行业:氮化铝陶瓷的硬度高,耐磨性好,可以定制制造高温强韧轴承等机械零件。
4.医疗器械:氮化铝陶瓷具有无毒、耐腐蚀、洁净、高强度等特性,是制作医疗器械的理想材料。
总之,氮化铝陶瓷市场具有广阔的应用前景,尤其是在高端技术领域有着重要的地位。
未来随着技术的进步和需求的增加,氮化铝陶瓷的市场规模将会不断扩大。
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从四个维度充分了解氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷在电子电路方面应用广泛,今天小编就从氮化铝陶瓷特性、产品应用、介电常数、以及加工方法方面全面阐述氮化铝陶瓷。
氮化铝陶瓷特性氮化铝陶瓷(Aluminum Nitride Ceramic)是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。
特性导热高、绝缘性好、介电常数低等特点。
主要有以下四个性能指标:(1)热导率高(约320W/m·K),接近BeO和SiC,是Al2O3的5倍以上;(2)热膨胀系数(4.5×10-6℃)与Si(3.5-4×10-6℃)和GaAs(6×10-6℃)匹配;(3)各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度)优良;(4)机械性能好,抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷,可以常压烧结;(5)光传输特性好;(6)无毒。
氮化铝陶瓷介电常数低有什么优势?一般而言,介电常数是会随温度变化的,在0-70度的温度范围内,其最大变化范围可以达到20%。
介电常数的变化会导致线路延时10%的变化,温度越高,延时越大。
介电常数还会随信号频率变化,频率越高介电常数越小。
介电常数(Dk,ε,Er)决定了电信号在该介质中传播的速度。
电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。
介电常数越低,信号传送速度越快。
氮化铝陶瓷的介电常数(25℃为8.8MHz),传输是速度是很快的。
可以和罗杰斯等高频板材一起做成高频陶瓷pcb。
氮化铝陶瓷都应用在哪些领域?氮化铝陶瓷制品都有哪些?一制作成氮化铝陶瓷基片,作为陶瓷电路板的基板。
二,氮化铝陶瓷基片,热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。
三,通过AIN陶瓷的金属化,可替代有毒性的氧化铍瓷在电子工业中广泛应用。
四,利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性,可制作GaAs晶体坩埚、Al 蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件,利用其光学性能可作红外线窗口。
氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。
氮化铝陶瓷用什么加工成型和烧结?一、常见的AlN坯体成型方法由氮化铝粉末制备氮化铝陶瓷坯体,需要利用成型工艺把粉体制备成坯体,然后再进行烧结工作。
氮化铝成型工艺主要有干压成型、等静压成型、流延法成型和注射成型等。
1、干压成型图2为干压成型机。
干压成型(轴向压制成型)是将经表面活性剂改性等预处理的AlN粉体加入至金属模具中,缓慢施加压力使其成为致密的坯体成型工艺。
实质是借助外部施压,依靠AlN粉末颗粒之间的相互作用力使坯体保持一定的形状和致密度高致密坯体,其有利于陶瓷烧结,可以降低烧结温度,提高陶瓷致密度。
由于AlN粉末易水解,干压成型中常用的水-聚乙烯醇(PVA)不能用于AlN粉末的压制,可选用石蜡与有机溶剂代替。
优点:干压成型法操作简单,工艺环节少,效率高。
缺点:不能压制复杂几何形状的坯体;需严格控制压力大小,过大或过小均不利于得到高致密度AlN 陶瓷烧结件。
2.,等静压成型等静压成型是传统干压法的改进方法,将AlN粉体置于高压容器中,利用液体的不可压缩性和液体对压力传导的特性,将粉体置于弹性材料制造的成型模具中,从不同的方向对待压粉体进行均匀施压,以液体对模具进行加压而使坯体成型的方法。
优点:坯体的致密度较高,密度分布均一,可以近净尺寸成型;缺点:成型设备昂贵,且存在脱模问题,限制了将其应用于大规模的工业生产。
3,流延成型流延成型法是一种十分重要的陶瓷基片的成型工艺。
将AlN粉体与复合粘合剂(分散剂、溶剂、粘结剂和增塑剂组成)混合均匀后得到AlN流延料浆,除气等过程处理后的浆料倒入料斗,经刮刀口后,形成厚度均匀、表面光滑附着于光滑带上的薄层,再经干燥后制备成具有良好韧性的坯体;排胶烧结之后得到AlN基片材料。
优点:设备简单,可以连续操作,生产率高,自动化程度高等;缺点:要求较为严格,料浆就工艺参数的变化十分敏感,成型坯体表面粗糙且结合不充分,强度较低,干燥过程中易出现起泡开裂、弯曲变形等现象;同时流延成型只能用于片状材料的生产。
4,注射成型AlN陶瓷注射成形是粉末注射成形应用于陶瓷粉末成型的一种方法,以塑料注射成形工艺为基础,经过技术改进而产生的成型技术。
其基本过程为先在AlN粉末中加入粘结剂并使其混合均匀,形成具有粘塑性的喂料,在加热状态下,利用注射成型机将喂料注入模具模腔内冷凝成型,经过加热去除粘结剂后,便可用于烧结,如图3所示。
喂料的流变性是影响注射成型成品质量的一个重要因素,通常我们希望喂料粘度较低,这就要求原料粉末与粘结剂相容性要好,而且混合均匀。
优点:致密度高,密度分布均匀,可用于复杂形态坯体成型,且成型精度高,无需后期机械加工;缺点:易出现欠注、飞边、熔接痕、气穴等缺陷影响AlN 陶瓷烧结。
二、常见的AlN烧结方法烧结是指陶瓷粉体经压力压制后形成的素坯在高温下的致密化过程,在烧结温度下陶瓷粉末颗粒相互键联,晶粒长大,晶界和坯体内空隙逐渐减少,坯体体积收缩,致密度增大,直至形成具有一定强度的多晶烧结体。
氮化铝作为共价键化合物,难以进行固相烧结。
通常采用液相烧结机制,即向氮化铝原料粉末中加入能够生成液相的烧结助剂,并通过溶解产生液相,促进烧结。
AlN烧结动力:粉末的比表面能、晶格缺陷、固液相之间的毛细力等。
要制备高热导率的AlN 陶瓷,在烧结工艺中必须解决两个问题:第一是要提高材料的致密度,第二是在高温烧结时,要尽量避免氧原子溶入的晶格中。
常见的烧结方法如下:1,常压烧结常压烧结是AlN陶瓷传统的制备工艺。
在常压烧结过程中,坯体不受外加压力作用,仅在一般气压下经加热由粉末颗粒的聚集体转变为晶粒结合体,常压烧结是最简单、最广泛的的烧结方法。
常压烧结氮化铝陶瓷一般温度范围为1600-2000℃,适当升高烧结温度和延长保温时间可以提高氮化铝陶瓷的致密度。
由于AlN为共价键结构,纯氮化铝粉末难以进行固相烧结,所以经常在原料中加入烧结助剂以促进陶瓷烧结致密化。
常见的烧结助剂包括碱土金属类化合物助剂、稀土类化合物助剂等。
一般情况下,常压烧结制备AlN陶瓷需要烧结温度高,保温时间较长,但其设备与工艺流程简单,操作方便。
2、热压烧结为了降低氮化铝陶瓷的烧结温度,促进陶瓷致密化,可利用热压烧结制备氮化铝陶瓷,是目前制备高热导率致密化AlN陶瓷的主要工艺方法之一。
所谓热压烧结,即在一定压力下烧结陶瓷,可以使加热烧结和加压成型同时进行。
以25MPa高压,1700℃下烧结4h便制得了密度为3.26g/cm3、热导率为200W/(m.K)的AlN陶瓷烧结体,AlN晶格氧含量为0.49wt%,比1800℃下烧结8h得到的AlN烧结体的晶格氧含量(1.25wt%)低了60%多,热导率得以提高。
3,高压烧结AlN陶瓷高压烧结与热压烧结类似,只不过施加的外来压力更高,一般称在大于1GPa高压下进行的烧结为高压烧结。
其不仅能够使材料迅速达到高致密度,具有细小晶粒,甚至使晶体结构甚至原子、电子状态发生变化,从而赋予材料在通常烧结或热压烧结工艺下所达不到的性能。
利用两面顶高压设备弋Y2O3为烧结助剂在5.15×109MPa、1700℃和115min高温条件下之烧结致密度为3.343g/cm3的AlN陶瓷。
相比常压烧结,高压烧结的AlN材料微观机构更致密和均匀,但晶粒形貌和晶界不明显。
N.P.Bezhenar利用X光衍射分析了8GPa、2300K条件下烧结的AlN和c-BN复合材料,结果发现AlN晶体晶胞体积减少了0.10-0.12%,晶格参数c/a比减少到1.595-1.597(常压下AlN的c/a为1.59955).4,气氛烧结气氛烧结一般是通过AlN坯体与气相在烧结温度下的化学反应,使得坯体质量增加,孔隙减少。
气氛烧结氮化铝陶瓷是利用铝粉在氮气中的氮化反应形成氮化铝粉末并在高温下烧结在一起。
气氛烧结氮化铝陶瓷的反应过程实质上就是铝粉直接氮化法制备氮化铝粉,此反应为放热反应并且非常剧烈。
气氛烧结法因难以得到致密的烧结体,常被用来制造坩埚等耐腐蚀、高强度的制品,但不适合制造高导热基板。
5、放电离子烧结放电离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)是一种上世纪90年代发展起来且现已逐渐成熟的新型快速烧结技术,融合等离子活化、热压、电阻加热等技术,具有烧结速度快,晶粒尺寸均匀等特点,设备示意图见图4。
放电离子烧结除具脉冲电流通过石墨模具产生的焦耳热和热压烧结过程中压力造成的塑性变形等要素外,根据传统烧结理论,脉冲电流还能在AlN坯体颗粒之间的尖端处产生电压,并产生局部放电现象,所产生的等离子,撞击颗粒表面,导致物质蒸发,可以达到净化颗粒表面和活化颗粒的作用。
利用放电离子烧结技术在1730℃、50MPa的条件下,只用5min便可烧结出相对密度为99.3%的AlN 陶瓷材料。
6、微波烧结微波烧结自70年代被引入陶瓷领域以来,受到研究者的广泛关注。
利用微波与介质的相互作用产生介电损耗而使坯体整体加热的烧结方法;微波同时使粉末颗粒活性提高,有利于物质的传递,图5为微波烧结炉实物图。
微波烧结也是一种快速烧结法,虽然机理有所不同,但是微波烧结与放电离子烧结都能实现整体加热而极大的缩短烧结时间,并抑制晶粒生长,所得陶瓷晶体细小均匀。
使用Nd2O3-CaF2-B2O3作烧结助剂,以微波在1250℃低温烧结,可以得到热导率为66.4W/(m•K)的AlN陶瓷。
以上从氮化铝(AlN)陶瓷特性、应用、介电常数以及成型和烧结方法多方面阐述氮化铝陶瓷。
另外氮化铝陶瓷加工要求和技术相对较高,不难知道氮化铝陶瓷价格贵,对应的氮化铝陶瓷制品也是不便宜的,比如用于电路的氮化铝陶瓷基板以及陶瓷电路板。
氮化铝陶瓷具有不可替代性的作用,更多氮化铝陶瓷的问题可以咨询金瑞欣特种电路,十年行业经验,值得信赖。