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1. 介绍
氮化铝陶瓷是以氮化铝为主要晶相的陶瓷。是一种共价键化合物,属于六方晶系,具有微纤晶型晶体结构,呈白色或类白色。
2. 氮化铝陶瓷制造工艺
(1) 氮化铝粉的制造
① 铝与氮(或氨)直接反应法
工业上常采用此法,但反应前需用铝粉处理去除氧化膜,反应温度为500~600℃℃.由于未反应的铝粉容易结块,为此掺入少量的CaF2或NaF作为催化剂,可防止铝的结块。
②塞尔佩克
使用 Al2O3 和 C 粉末的混合物在 N2 或 NH3 气体中加热进行反应。
③卤化铝(AlCl3、AlBr3等)与氨反应法。
④铝粉与有机氮化合物(双氰胺或美乐酰胺)的反应方法
⑤超细AlN粉的制备方法
在电弧等离子体中蒸发铝粉,与氮气反应生成AlN,可制备超细粉体。另外,铝在低压N2或NH3中用电子束加热蒸发,与氮气反应制备超细粉。并受热分解(NH4)3AIF6、AlCl3。 NH3热分解、Al与NH3反应合成等制备AlN粉末。
(2) 生产
氮化铝陶瓷的制造方法有热压烧结法、常压烧结法和反应烧结法等,通常采用前两种,因为AlN会水解,所以不能用注浆成型,可以模压、等静压冲压成型等。AlN粉末造粒时,由于PVA不溶于无水乙醇,所以使用聚乙烯醇(PVA)作为粘合剂。
热压烧结工艺是在1800~2000℃的高温下,一边加热一边加压,可加或不加Al2O3、MgO、SiO2等添加剂。
常压烧结工艺是在1800~1900℃的高温下,加入添加剂Y2O3、Al2O3、SiO2、Be0、CaO等。
三、性能与使用
氮化铝陶瓷熔点高,2450℃,在2000℃以内的高温非氧化气氛中稳定性好,导热系数高,是氧化铝陶瓷的10倍。与氧化铍陶瓷相似,其热膨胀系数与硅相似,电绝缘电阻高,介电常数优良,介电损耗低,机械性能好,耐腐蚀,透光性强。
此外,氮化铝具有不受铝液及其他熔融金属和砷化镓侵蚀的特性,特别是对铝液具有优良的抗侵蚀性。但AIN陶瓷的高温(>800℃)抗氧化性较差,在大气中易吸潮水解,应引起人们的重视。
使用氮化铝陶瓷具有室温和高温强度高、膨胀系数小、导热性好等特点,可用作高温元件、换热器材料等。
具有抵抗铁、铝等金属及合金的溶解性能,可用作熔炼Al、Cu、Ag、Pb等金属的坩埚和铸模材料。
在特殊气氛下(约2000℃)具有优良的耐高温性能,可用作无氧化电炉的炉料。
氮化铝陶瓷具有高导热性和高绝缘电阻的特点,可用作散热片和半导体的绝缘基板。氮化铝薄膜可制成高频压电元件,超大规模集成电路基板是氮化铝陶瓷最重要的用途之一。
本文转载自高级陶瓷在线。
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