氮化铝陶瓷材料的研究与应用
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。
氮化铝陶瓷基板用途
氮化铝陶瓷基板用途《氮化铝陶瓷 Substrate 的那些事儿》嘿，你知道吗，氮化铝陶瓷 Substrate 这玩意儿可真是有不少厉害的用途呢！就说我上次去一个电子厂参观吧，那里面生产各种高科技的玩意儿。
我就看到工人们在小心翼翼地处理着一些看起来很特别的板子，后来才知道那就是氮化铝陶瓷 Substrate 。
当时我就好奇啊，这东西到底能干啥呀。
听那里的师傅介绍，这氮化铝陶瓷 Substrate 可以用来制作高性能的电子元件呢。
就好比说，它能让那些电子设备运行得更快更稳定，就像给机器安上了一双超级飞毛腿一样，“嗖”的一下就把任务完成了。
而且它的散热性能特别好，你想啊，那些电子元件工作的时候会发热吧，如果热量散不出去不就容易出问题嘛。
但有了氮化铝陶瓷 Substrate ，就好像给它们装了个超级散热器，热气“呼呼”地就被排出去啦。
还有呢，在一些对精度要求特别高的地方，比如一些精密仪器里，氮化铝陶瓷 Substrate 也是大显身手。
它能保证信号传输得又准确又快速，一点都不会出错。
我就想象啊，这就像是在信息的高速公路上，氮化铝陶瓷Substrate 给修了一条笔直又平坦的大道，让信息畅通无阻地奔跑。
哎呀呀，真没想到这小小的氮化铝陶瓷 Substrate 居然有这么大的能耐。
以后再看到那些高科技的电子产品，我就会想到里面说不定就有氮化铝陶瓷 Substrate 在默默地发挥着作用呢！它可真是电子世界里的无名英雄呀！总之呢，氮化铝陶瓷 Substrate 的用途真的是非常广泛，给我们的科技生活带来了很多的便利和惊喜呢！哈哈，这就是我对氮化铝陶瓷 Substrate 用途的一些小发现和感受啦，希望你也觉得有意思哟！。
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。
氮化铝陶瓷的研究和应用进展
氮化铝陶瓷的研究和应用进展摘要从氮化铝陶瓷的实际应用领域进行了氮化铝陶瓷应用现状及前景的介绍;从其制备工艺介绍了氮化铝陶瓷的研究状况,并指出了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;高热导率;应用领域;制备工艺中图分类号 o614文献标识码 a文章编号1674-6708(2010)14-0052-02氮化铝(aln)是一种综合性能优良新型陶瓷材料,具有优良的热传导性,可靠的电绝缘性,低的介电常数和介电损耗,无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性,被认为是新一代高集程度半导体基片和电子器件封装的理想材料,受到了国内外研究者的广泛重视.在理论上,aln的热导率为320w/(m),工业上实际制备的多晶氮化铝的热导率也可达100~250 w/(m),该数值是传统基片材料氧化铝热导率的5倍~10倍,接近于氧化铍的热导率,但由于氧化铍有剧毒,在工业生产中逐渐被停止使用。
与其它几种陶瓷材料相比较,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。
1 aln陶瓷的直接应用1.1 aln作为基板材料高电阻率、高热导率和低介电常数是集成电路对封装用基片的最基本要求。
封装用基片还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本等特点和一定的力学性能。
大多数陶瓷是离子键或共价键极强的材料,具有优异的综合性能,是电子封装中常用的基片材料,具有较高的绝缘性能和优异的高频特性,同时线膨胀系数与电子元器件非常相近,化学性能非常稳定且热导率高。
长期以来,绝大多数大功率混合集成电路的基板材料一直沿用a1203和beo陶瓷,但a1203基板的热导率低,热膨胀系数和si不太匹配;beo虽然具有优良的综合性能,但其较高的生产成本和剧毒的缺点限制了它的应用推广。
因此,从性能、成本和环保等因素考虑,二者已不能完全满足现代电子功率器件发展的需要。
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。
氮化铝陶瓷材料制备工艺与应用
中 易 分 解 ，这 就 是 为 什 么 它总 带 有 一股 氨 味 ｌ 。 以 ＡＩＮ粉 末 为 原 料 ，采 用 普 通 烧 结 和 热 压 烧
Ｎ，或 ＮＨ３气 反 应 形 成 最 终 的 Ａ１Ｎ 颗 粒 。 １９８９
年 日本 Ｉ．Ｋｉｍｕｒａ等 开 发 成 功 悬 浮 氮 化 技 术 ，使 悬
结 工 艺 制 成 的 Ａ１Ｎ 陶 瓷 的 性 能 如 表 ｌ所 示 。
表 １ 多 晶 Ａ１Ｎ陶瓷 的性 质【３］
特性
普 通烧结
热 压烧结
—
—
—
—
ＡｌＮ ＡｌＮ－Ｙ２Ｏ３ Ａ１Ｎ Ａ１Ｎ－Ｙ２ｏ３
密度 （ｇ／ｅｍ３）
２．６１—２．９３ ３．２６—３．５０ —３．２ｏ ３．２６—３．５０
国 的 Ｓｔａｒｃｋ公 司 、日本 大 阪 的 东 洋 铝 金 属 公 司 和
美 国 的 ＡＲＴ 公 司 都 采 用 这 种 方 法 制 备 Ａｌａｎ 粉 末 ｌ ４ｌ。 传 统 工 艺 在 ＜１２７０ｃ【＝的 温 度 下 需 要 几 个 小
时 的 反 应 时 间 。 等 离 子 工 艺 是 将 金 属 铝 气 化 ，与
维普资讯
氮 化 铝 陶 瓷 材 料 制 备 工 艺 与 应 用
高 冬 云 （山东 中博 先进 材 料股 份有 限公 司 ，淄博 ２５５０３１）
摘 要 概述 了氮化铝材料的结构性质 、粉末的合成方法、Ａ１Ｎ陶瓷的制备方法及其应用。 关 键 词 氮化铝 性质 制备工艺 应用
AlN材料的研究现状与进展
AlN材料的研究现状与进展一：AlN颗粒和AlN电子基片的研究现状与进展理论上，AlN的热导率为320W·m-1•K-1，工业上实际制备的多晶氮化铝的热导率也可达100 ～150W·m－1·K－1，该数值是传统基片材料一氧化铝热导率的5～8倍。
与其它陶瓷材料制备工艺相同，氮化铝陶瓷的制备包括粉体的合成、成形、烧结3个工艺进程。
氮化铝的导热性能受杂质含量和微观结构阻碍严峻，而杂质含量和微观结构与制备工艺密不可分。
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和后续烧结、成形工艺有重要阻碍。
一样以为：要取得性能优良的AlN陶瓷材料，必需第一制备出高纯度、细粒度、窄粒度散布和性能稳固的AlN粉末。
目前，氮化铝粉末的合成方式要紧有6种。
铝粉直接氮化法、碳热还原法、自蔓延高温合成法、化学气相沉积法、含Al-N键的有机物裂解法和复分解反映法。
其中，前2种方式已应用于工业化大规模生产，自蔓延高温合成法和化学气相沉积法也开始在工业生产中应用，而含Al-N键的有机物裂解法和复分解反映法还处于实验室时期。
铝粉直接氮化法直接氮化法确实是在高温氮气气氛中，铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末。
反映温度一样在800～1200℃之间。
化学反映式为：→AlNAl＋N2铝粉直接氮化法优势是原料丰硕、工艺简单、适宜大规模生产。
目前已经应用于工业生产。
可是该方式也存在明显不足。
由于铝粉氮化反映为强放热反映，反映进程不易操纵，放出的大量热量易使铝形成融块，阻碍氮气的扩散，造成反映不完全，反映产物往往需要粉碎处置，因此难以合成高纯度、细粒度的产品AlN。
为了提高反映速度和铝粉的转化，Komeya [1]研究了添加剂Li、Ca和Y对铝粉氮化的阻碍。
研究结果发觉：Li、Ca和Y可明显提高氮化速度，其中Li的作用最明显。
1. 2碳热还原法碳热还原法是将氧化铝粉末和碳粉的混合粉末在高温下(1 400～1800 ℃)的流动氮气或NH3中发生还原氮化反映生成AlN粉末，反映式为：Al2O3＋3C＋N2→2AlN＋3CO为了提高反映速度和转化率，一样要求加入过量的碳，反映后过量的碳可在600 ~700℃的空气中氧化除去。
氮化铝陶瓷电容
氮化铝陶瓷电容
氮化铝陶瓷电容是一种电子元件，它使用氮化铝（AlN）作为介质材料制成。
氮化铝陶瓷具有优异的耐高温性能、高绝缘强度、低介电损耗和稳定的电容值等特点，适用于高频、高温环境下的应用。
氮化铝陶瓷电容通常采用多层结构，即将氮化铝陶瓷片层叠压制成片状，然后在每一层的上下表面涂覆电极材料，形成多个电容单元。
这种结构使得氮化铝陶瓷电容具有较高的电容密度和较低的ESR（等效串联电阻）。
氮化铝陶瓷电容在无线通信、电力电子、航空航天等领域广泛用于高频电路中，如滤波器、耦合器、功率放大器等。
其主要优点包括良好的高温稳定性、低噪声、低失真、高频响应等，使其成为高性能电子设备中不可或缺的元件。
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。
从四个维度充分了解氮化铝陶瓷
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。
浅谈氮化铝的性质、制备及应用
浅谈氮化铝的性质、制备及应用浅谈氮化铝的性质、制备及应用1氮化铝的性质氮化铝（AlN）是一种综合性能优异的先进陶瓷材料，是一种被国内外专家一致看好的新型封装材料，也是目前公认的最有发展前途的高热导陶瓷材料。
对其的研究开始于一个多世纪以前，但当时仅将其用作固氮剂化肥使用。
作为共价化合物的氮化铝，由于其具有较高的熔点和较低的自扩散系数，导致其难以烧结。
直到上世纪50年代，氮化铝陶瓷才被人们首次制得，并作为一种耐火材料使用，而后广泛应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。
从上世纪70年代以来，随着研究的进一步深入，氮化铝的制备工艺逐渐走向成熟，其应用的领域和规模也不断扩大。
氮化铝是一种共价键化合物，具有六方纤锌矿型结构形态，晶格常数为a=3.11、c=4.98，如图1-1所示。
其理论密度为3.26g/cm3，莫氏硬度为7~8，分解温度为2200~2250℃。
[1]图1-1氮化铝的晶体结构氮化铝陶瓷具有较高的热导率，适应于高功率、高引线和大尺寸芯片；它的热膨胀系数与硅匹配，介电常数较低；其材质机械强度高，在严酷的条件下仍能照常工作。
因此，氮化铝可以制成很薄的衬底，以满足不同封装基片的应用要求。
氮化铝陶瓷作为高热导、高密封材料有很大的发展潜力，是陶瓷封装材料研究的重要发展领域。
人们预计，在基片和封装两大领域，氮化铝陶瓷最终将取代目前的氧化铝陶瓷和氧化铍陶瓷。
[2]氮化铝陶瓷的主要特点如下：1）热导率高，是氧化铝陶瓷的5~10倍，与剧毒氧化铍相当；2）热膨胀系数（4.3×10-6/℃）与半导体硅材料（3.5-4.0×10-6/℃）匹配；3）机械性能好，高于氧化铍陶瓷，接近氧化铝；4）电性能优良，具有极高的绝缘电阻和低的介质损耗；5）可以进行多层布线，实现封装的高密度和小型化；6）无毒，有利于环保。
[3]2氮化铝粉体的制备2.1直接氮化法氮化铝在自然界中不存在，现在是由金属铝粉末直接氮化合成或由Al2O3碳热还原后再直接氮化法制备，其化学反应式为：2Al(s)+N2(g)→2AlN(s)直接氮化法具有若干优点：1）成本低廉；2）原料丰富；3）反应体系简单，没有副反应；4）反应温度低于碳热还原；5）适合大规模生产。
氮化铝陶瓷组分设计及大尺寸辅热型静电吸盘制造和应用
氮化铝陶瓷组分设计及大尺寸辅热型静电吸盘制造和应用1. 引言1.1 概述在现代制造行业中，静电吸盘是一种常见的辅助工具，用于固定和操纵细小物体。
而随着科学技术的发展，氮化铝陶瓷作为一种优良的材料，成为了制造大尺寸辅热型静电吸盘的理想选择。
本文将对氮化铝陶瓷组分设计及其在大尺寸辅热型静电吸盘制造和应用方面进行探讨。
1.2 文章结构本文总共分为五个部分。
首先，在引言部分，我们将概述本论文的主要内容，并介绍文章的结构安排。
其次，在第二部分，我们将详细介绍氮化铝陶瓷及其组分设计原则，并阐明其中重要组分的功能。
接着，第三部分将聚焦于大尺寸辅热型静电吸盘的制造过程，包括制备材料和方法、工艺流程以及解决制造难点所采取的方案。
然后，在第四部分中，我们将探讨大尺寸辅热型静电吸盘在实际应用中的领域介绍、优势和特点，并结合实际案例进行深入分析。
最后，在第五部分中，我们将总结研究结果并展望未来可能的研究方向。
1.3 目的本文旨在通过对氮化铝陶瓷组分设计及大尺寸辅热型静电吸盘制造和应用进行系统探讨，为制造业界提供关于氮化铝陶瓷制备以及静电吸盘应用方面的重要参考。
同时，我们也希望能够揭示出目前大尺寸辅热型静电吸盘存在的问题，并提出相关的未来研究方向，以推动这一领域的进一步发展与创新。
2. 氮化铝陶瓷组分设计2.1 氮化铝陶瓷介绍氮化铝陶瓷是一种具有优异性能的材料，广泛应用于高温、高压、高速等极端环境下的工业领域。
其优越的热传导性能、高强度和较好的耐腐蚀性使其成为许多领域中不可或缺的材料。
2.2 组分设计原则在进行氮化铝陶瓷组分设计时，需要考虑以下几个原则：2.2.1 纯度和纯度控制：在氮化铝陶瓷的组分设计中，保持材料的纯度是非常重要的。
较高的纯度可以提供更好的机械和电学性能，并有效延长材料的使用寿命。
2.2.2 配比控制：合理选择各组分之间的配比可以调整氮化铝陶瓷材料的物理、化学性质，以满足不同应用场景下对材料性能的要求。
氧化铝陶瓷材料中氮化处理对性能的影响与优化
氧化铝陶瓷材料中氮化处理对性能的影响与优化氧化铝陶瓷是一种具有优异性能的陶瓷材料，具有高温稳定性、高硬度、低导热性等特点，在航空航天、化工、电子等领域有着广泛的应用。
然而，氧化铝陶瓷的性能仍然有待进一步提高，因此研究新的改性方法是十分必要的。
氮化处理是一种常见的改性方法，能够改善氧化铝陶瓷的力学性能、导热性能和化学稳定性等方面的性能。
首先，氮化处理可以显著提高氧化铝陶瓷的硬度。
氮化处理通常是将氧化铝陶瓷置于高温氮气中，使氮气中的氮原子渗透到陶瓷材料表面，并与氧化铝反应生成氮化铝。
氮化铝具有较高的硬度，能够显著提高氧化铝陶瓷的硬度。
研究表明，经过氮化处理后的氧化铝陶瓷的硬度可以提高20%以上，使其更适用于一些对硬度要求较高的应用领域。
其次，氮化处理可以改善氧化铝陶瓷的导热性能。
氮化铝具有较高的导热系数，接近于金属材料。
通过氮化处理，可以在氧化铝陶瓷的表面形成导热性能更好的氮化铝层，提高整体陶瓷材料的导热性能。
研究表明，经过氮化处理后的氧化铝陶瓷的导热系数可以提高30%以上，使其适用于一些对导热性能要求较高的应用领域，如热导片、散热器等。
此外，氮化处理还可以提高氧化铝陶瓷的化学稳定性。
氮化铝具有较高的化学稳定性，能够抵抗酸、碱等强腐蚀性介质的侵蚀。
经过氮化处理后的氧化铝陶瓷的化学稳定性可以得到显著提高，使其在强腐蚀环境下仍然能够保持较好的性能。
这对于一些特殊环境下的应用领域，如化工设备、气体分离膜等具有重要意义。
总的来说，氮化处理对氧化铝陶瓷材料的性能有着显著的影响，并且在提高硬度、导热性能和化学稳定性方面具有优势。
然而，氮化处理的最佳条件还需要进一步研究和优化。
例如，氮化处理的温度、时间以及氮气流量等影响氮化效果的参数需要进行系统的实验研究，以找到最佳的处理条件。
此外，还可以结合其他改性方法，如添加适量的陶瓷颗粒增强材料等，进一步提高氧化铝陶瓷的性能。
总之，氮化处理是一种有效的提高氧化铝陶瓷性能的方法，可以提高硬度、导热性能和化学稳定性等方面的性能。
氮化铝陶瓷及其表面金属化研究
氮化铝陶瓷及其表面金属化研究氮化铝陶瓷是一种以氮化铝（AlN）为主要成分的陶瓷材料。
由于其具有高导热性、高硬度、优良的电气绝缘性能以及耐腐蚀等特性，氮化铝陶瓷在许多领域都得到了广泛的应用，如电子封装、汽车、航空航天等。
为了进一步拓展氮化铝陶瓷的应用范围，提高其可靠性和耐用性，表面金属化成为了一种重要的研究方向。
本文将详细介绍氮化铝陶瓷的制备、表面金属化的方法及其优缺点，并展望未来的研究方向。
氮化铝陶瓷的制备主要采用粉末冶金法、化学气相沉积法、热解法等。
其中，粉末冶金法是最常用的制备方法，其主要工艺流程包括原料合成、粉体制备、坯体成型和烧结等步骤。
在制备过程中，原料的纯度、粒度和混合均匀性等因素都会影响氮化铝陶瓷的性能。
烧结温度和气氛也是影响氮化铝陶瓷性能的重要因素。
为了提高氮化铝陶瓷的可靠性和耐用性，表面金属化成为了一种有效的手段。
表面金属化不仅可以提高氮化铝陶瓷的导电性能，还可以增强其抗氧化性和耐腐蚀性。
氮化铝陶瓷表面金属化的方法主要有物理气相沉积法、化学镀法和电镀法等。
物理气相沉积法是一种在氮化铝陶瓷表面沉积金属膜层的方法，其优点是附着力强、膜层致密，但生产效率较低。
化学镀和电镀法可以在氮化铝陶瓷表面沉积金属层，但需要对表面进行处理，以增加附着力。
在表面金属化过程中，金属种类、工艺参数和表面处理方式都会影响金属化层的性能。
通过对不同制备方法和表面金属化工艺的实验研究，我们发现，采用高纯度原料、优化烧结工艺和选择合适的表面金属是提高氮化铝陶瓷性能的关键。
在表面金属化方面，采用物理气相沉积法可以获得附着力强、致密的金属层，但生产效率较低；而化学镀和电镀法则具有较高的生产效率和较低的成本。
然而，这些方法都需要对表面进行处理，以增加附着力。
尽管氮化铝陶瓷及其表面金属化已经取得了显著的进展，但仍存在一些不足之处，如制备成本较高、金属层的导电性能和附着力有待进一步提高。
因此，未来的研究方向应包括：探索新型的制备方法和表面金属化工艺，以降低成本和提高性能；研究原料的优化配比和烧结气氛，以实现氮化铝陶瓷性能的进一步提高；开展表面金属化的改性研究，以增加金属层的导电性能和附着力；拓展氮化铝陶瓷及其表面金属化的应用领域，如新能源汽车、智能制造等领域。
氮化铝和氧化铝陶瓷基板
氮化铝和氧化铝陶瓷基板1. 简介氮化铝（AlN）和氧化铝（Al2O3）是两种常见的陶瓷材料，它们具有优异的热导率、电绝缘性能和机械强度，因此被广泛应用于电子、光电子和高功率器件等领域。
本文将详细介绍氮化铝和氧化铝陶瓷基板的特性、制备方法以及应用领域。
2. 氮化铝陶瓷基板2.1 特性氮化铝陶瓷基板是一种具有高导热性和优异机械强度的材料。
其具体特性如下：•高导热性：氮化铝具有较高的热导率（约170-230 W/m·K），能够有效地散发器件产生的热量，提高器件的散热效果。
•低CTE：氮化铝的线膨胀系数（CTE）较低，与硅片等材料匹配良好，减少因温度变化引起的应力。
•优异机械强度：由于其晶体结构的特殊性，氮化铝具有较高的抗弯强度和抗压强度，能够在高温和高压环境下保持稳定性。
•优良的电绝缘性：氮化铝是一种优良的电绝缘材料，能够有效地隔离器件之间的电流。
2.2 制备方法氮化铝陶瓷基板的制备方法主要包括热压烧结法和化学气相沉积法。
•热压烧结法：将预制的氮化铝粉末在高温高压条件下进行烧结，使其形成致密的陶瓷基板。
这种方法制备出来的基板具有较高的密度和机械强度。
•化学气相沉积法：通过将金属有机化合物蒸发在基板表面，并与氨反应生成氮化物，从而在基板上沉积出薄膜。
这种方法可以制备出较薄且表面光滑的氮化铝陶瓷基板。
2.3 应用领域由于其优异的导热性、电绝缘性和机械强度，氮化铝陶瓷基板被广泛应用于以下领域：•电子器件：氮化铝陶瓷基板可以作为高功率电子器件的散热基板，提高器件的散热性能，延长器件的使用寿命。
•光电子器件：氮化铝陶瓷基板具有优异的光学性能，可以用于制备光电子器件中的光学窗口、反射镜等组件。
•半导体封装：氮化铝陶瓷基板可作为半导体封装材料，用于制备高功率封装模块和LED封装等产品。
•太阳能电池：氮化铝陶瓷基板具有较好的耐高温性能和机械强度，可以作为太阳能电池的基底材料。
3. 氧化铝陶瓷基板3.1 特性氧化铝陶瓷基板是一种常见的绝缘材料，具有以下特性：•优良的绝缘性：氧化铝具有较高的介电常数和体积电阻率，可以有效地隔离器件之间的电流。
边继明-氮化铝性质及其应用
氮化铝性质及其应用的最新进展边继明( 大连理工大学物理与光电工程学院, 辽宁大连116024) 摘要：从氮化铝的结构出发，分析了氮化铝的结构及性质，详细介绍了氮化铝在各个方面的应用，阐述了氮化铝薄膜及氮化铝陶瓷的制备过程及其在光电方面的应用。
关键词：氮化铝（ALN）结构；ALN薄膜；ALN陶瓷；ALN制备；光电器件0 引言现代电子信息技术飞速发展,极大地推动着电子产品向多功能高性能、可靠性、小型化、便携化以及大众化普及所要求的低成本等方向发展。
这些电子产品要经过合适的封装,才能达到所要求的电、热、光、机械等性能,满足使用要求[1] 薄膜作为特殊形态的材料，它的发展涉及几乎所有的前沿科学，又涉及到许多跨学科的理论基础。
薄膜技术又是综合性的应用科学，已成为当代真空技术和材料科学中最活跃的研究领域，并渗透到微电子、信息、计算机、磁记录、能源、传感器、机械、航天航空、核工业、光学、太阳能利用等当代科技的各个方面。
近几十年由于真空技术、薄膜材料与技术同表面物理相结合，促进了薄膜科学与技术的迅速发展。
近年来世界薄膜产业飞速崛起推动了薄膜产品的开发与应用，可以说它正日益加深地影响着我们的生活。
因而薄膜材料的研究既具有很强的理论意义又有广泛的应用价值。
精密陶瓷由于具有高机械強度、高温稳定性、耐磨耗及化学侵蚀，有些甚至具有良好的热传导性、电气绝缘性、压电性质、光学性质或生物亲和性等他种材料无法达到的性质，故为近年来最具发展性的材料之一，同時为许多专家学者称未来世纪最重要的材料。
正是由于ALN材料具有一系列特殊性质使其在薄膜，陶瓷等方面具有很大的应用前景。
1 ALN 结构氮化铝(AlN)是Ⅲ-Ⅴ族共价化合物[1]。
是Ⅲ-Ⅴ族中能隙值约 6.2eV）最大的半导体[2]。
是一个以铝原子为中心，外部围绕四个氮原子，叠合而成的变形四面体[3]。
如图1-1所示，其晶体结构属空间群 P63mc,对称点群属六方晶系纤锌矿结构。
AlN 原子间以共价键相结合，因此化学稳定性佳、熔点高（可达 2700℃）、 AlN 的机械强度高、电绝缘性能佳，是一种压电和介电材料，纯净的 AlN 是无色透明的晶体， AlN 块体材料的硬度很高，接近石英的硬度[6]。
氮化铝陶瓷及其表面金属化研究
ＡＩＮ ｃｅｒａｍｉｃ ａｎｄ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ Ｙ２０３，ＣａＯ ａｎｄ Ｙ２０３一ＣａＯ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ，ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
关键词：
ＡＩＮ陶瓷、厚膜、ｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ ｉｓ
ａｎ
ｉｄｅａｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｈｉｇｈ
ｐｏｗｅｒ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ ｍｏｄｕｌｅｓ ｄｕｅ ｔｏ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，
ｉｎ疵ｔｈｅｎ
ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｍｅｔａｌ ｌａｙｅｒ ｗａｓ ｄｅｎｓｅ ａｎｄ ｓｍｏｏｔｈ ｈ。ｌｄｉｎｇ ｆｏｒ １ ５ ｍｉｎｕｔｅｓ ｉｎ ９５％Ｎ２，ｔｈｅ
５・２ ｍＤ．／ｒｑ・ ｗｉｔｈ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ １２．７ＭＰａ ａｎｄ ｓｈｅｅｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ
ｏｎ
ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
氮化铝陶瓷材料的研究与应用
AlN 的常用助烧剂是某些稀土金属氧化物和碱土金属氧 化物,如Y2O3 、CaO 等,烧结温度通常在2073～2123K之间, 所获得AlN 陶瓷热导率为170～260W/ (m· 。助烧剂主要 K) 起两方面的作用:一方面形成低熔物相,实现液相烧结,促进坯 体致密化;另一方面,高热导率是AlN 陶瓷的重要性能,而实际 AlN 陶瓷中由于存在各种缺陷,热导率远低于其理论值 319W/ (m· 。氧杂质是形成缺陷的主要原因,助烧剂的另 K) 一个作用就是与AlN 中的氧杂质反应,使晶格完整化,进而提 高热导率。 3.2湿法成型 由于AlN极易水解，所以需要先将AlN粉末表面进行改 性，使粉末有疏水性。
2.7.2 六氟铝酸氨分解法 六氟铝酸氨(NH4) 3AlF6 在氨介质中热解合成氮化铝的过 程可用下列反应来描述。 (NH4) 3AlF6 →NH4AlF4 + 2NH4F(300 ℃) (7) NH4AlF4 →AlF3 + NH4F(400～600 ℃) (8) AlF3 + NH3 →AlN + 3HF(1000 ℃) (9) 由于在反应过程中气相反应起着明显的作用,所以,NH4AlF4 在400～600 ℃下分解生成的AlF3 与氨化反应生成氟化铝的 氨化合物。 AlF3 + NH3 →AlF3·NH3 (10) 氟化铝的氨化合物在1000 ℃下便分解出氮化铝: AlF3·NH3 →AlN + 3HF (11) 用这种方法制取的氮化铝的含氮量达34 % , 但氮化铝中 (NH4 ) 3AlF6 的回收率很低, 只有40 %。
日本Egashira 采用AlN表面涂层，AlN粉末在360 C，真 空条件下浸泡在十二烷基胺，十六醇及硬脂酸中回流3h，过 滤除去有机物用苯洗涤，即可使AlN在纯水中不悬浮，在1： 1乙醇—水溶液中悬浮良好。因为涂层有疏水性，抗水AlN粉 末单独与水混合时完全不润湿，需要加入润湿剂以提高润湿 效果，促使生成单一悬浮体。抗水AlN与水混合后，可加入 聚醋酸乙烯脂（PVA）黏结剂（以固体重量1%~3%），还 可加入消泡剂。料浆混合后在慢速搅拌机中陈化24h，加入 Y2O3来提高烧结体的热导率。注浆部件用传统石膏模空心 或实心浇注。水基制品的微观结构和干压部件相似，热导率 与非水系制品没有显著差别。
氮化铝陶瓷在光通信模块中的应用
氮化铝陶瓷在光通信模块中的应用篇一《氮化铝陶瓷在光通信模块中的应用》我在一家科技公司上班，我的同事小李是个超级科技迷，整天都在捣鼓各种新玩意儿。
我们公司最近接了一个大项目，是关于光通信模块的研发。
光通信，听起来就很高级对吧？就像光在网络世界里搭起了一座座超级高速公路，信息就在这些高速公路上“飞驰”。
有一天，小李神秘兮兮地跑过来跟我说：“你知道吗？咱们这个光通信模块里，有个超级厉害的材料，叫氮化铝陶瓷。
”我一脸疑惑地看着他：“氮化铝陶瓷？这是啥玩意儿？听起来就像化学课上那些让人头疼的名词。
”小李笑了笑，开始给我解释起来。
他从桌子上拿起一个光通信模块的模型，指着其中一个小部件说：“你看这个地方，这个氮化铝陶瓷就像一个超级保镖一样。
”他一边说，一边模仿着保镖的动作，双手交叉在胸前，样子特别滑稽。
“为啥这么说呢？因为光通信模块在工作的时候，会产生很多热量，就像人在剧烈运动后会出汗一样。
如果这些热量不能及时散发出去，那这个模块可就要‘中暑’啦，就像我们人中暑了会头晕眼花一样，模块也会出现故障的。
而氮化铝陶瓷的导热性特别好，就像一个超级散热通道，能把热量快速地导出去，让模块保持在一个舒适的‘体温’下工作。
”我有点明白了，点了点头。
小李接着说：“这氮化铝陶瓷啊，还特别稳定，就像一个沉稳的老大哥。
在光通信模块这样复杂的环境里，周围有各种电磁干扰，就像一群调皮捣蛋的小怪兽在周围捣乱。
但是氮化铝陶瓷一点都不慌，它能够抵抗这些电磁干扰，保证光通信模块的正常工作。
你想啊，如果没有它在这镇场子，那光信号就会像在暴风雨中的小船一样，摇摇晃晃，信息传输就会出错啦。
”他越说越兴奋，眼睛里都闪烁着光芒。
“还有呢，氮化铝陶瓷的机械性能也很棒。
在光通信模块组装和运输的过程中，难免会磕磕碰碰的，就像我们走路不小心会摔倒一样。
但是氮化铝陶瓷很坚强，不会轻易损坏，就像一个打不倒的小超人。
这样就能很好地保护光通信模块里面那些脆弱的部件啦。
”我听完小李的解释，不禁对氮化铝陶瓷肃然起敬。
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应用 AlN 具有多方面的优越性能,应用前景十分广阔。AlN 陶瓷 是集成电路理想的基片材料,但还需解决成本和生产中的重复性 问题;由于抗热震性好,AlN 陶瓷可用于制造性能优越的加热器; 作为耐火材料,它具有耐高温腐蚀的优点;透明AlN 陶瓷还可用 于电子光学器件。此外,由于AlN作为Ⅲ2 Ⅴ族化合物在电学、 光学、声学等方面具有优异的性质,人们试图开发AlN 薄膜在高 技术领域的新用途,并取得了一些进展。 4
正 文
1 粉体制备 AlN 陶瓷的制备工艺和性能均受到粉体特性的 直接影响,要获得高性能的AlN 陶瓷,必须有纯度高、 烧结活性好的粉体作原料。AlN 粉体中的氧杂质会 严重降低热导率,而粉体粒度、颗粒形态则对成形和 烧结有重要的影响。因此,粉体合成是AlN 陶瓷生产 的一个重要环节。 AlN 粉体合成的方法很多,其中用于大规模生产的 主要有三种,其他一些方法尚未获得普遍应用。
2.4溶胶-凝胶法 1986 年美国的L1V1Interrent 等提出了用铝的有机盐按 溶胶-凝胶的方法合成高纯AlN 粉体,液态的三烷基铝盐和氨 在有机溶剂中反应生成烷基铝酰胺中间体,再将固体分离出来, 最后在400 ℃下加热,使其转变为化学计量的AlN。
R3Al + NH3 →R3Al∶NH3 →AlN + 3RH (5) 式中:R 为CH3 ,C2H5 ,C4H9 。 电弧法 用两个高纯铝电极在氮气中产生直流电弧,电极之间的电 弧高温使Al 氮化,铝蒸汽与氮气反应生成AlN。这种方法可获 得高纯度、超细的AlN 2. 5
3 氮化铝陶瓷材料成型 3.1 烧结 AlN 是一种共价键化合物，有限的原子的扩散能力阻止 了纯AlN的致密度,所以烧结非常困难。必须有较高的压力或 烧结助剂来促使其致密。通过以下三种途径可获得致密的高 性能AlN 陶瓷: (1) 使用超细粉; (2) 热压或等静压; (3) 引入助结合剂。 其中,第一种途径受粉体性能影响比较大,通常的商业AlN 粉无法满足要求,而且超细粉也会给流延成形带来困难;第二 种途径适用于高性能的块体AlN 陶瓷材料的制备,但对AlN 流延基片与金属浆料的多层共烧有很大的局限性,不能用于 电子封对技术;第三种途径工艺上易于实现,适用于流延成形 和无压烧结,有可能获得低成本高性能的AlN 陶瓷,为国内外 众多研究者和企业所采用。
AlN 的常用助烧剂是某些稀土金属氧化物和碱土金属氧 化物,如Y2O3 、CaO 等,烧结温度通常在2073～2123K之间, 所获得AlN 陶瓷热导率为170～260W/ (m· 。助烧剂主要 K) 起两方面的作用:一方面形成低熔物相,实现液相烧结,促进坯 体致密化;另一方面,高热导率是AlN 陶瓷的重要性能,而实际 AlN 陶瓷中由于存在各种缺陷,热导率远低于其理论值 319W/ (m· 。氧杂质是形成缺陷的主要原因,助烧剂的另 K) 一个作用就是与AlN 中的氧杂质反应,使晶格完整化,进而提 高热导率。 3.2湿法成型 由于AlN极易水解，所以需要先将AlN粉末表面进行改 性，使粉末有疏水性。
2. 6 等离子化学合成AlN 粉末 采用等离子化学合成法来制备AlN 粉末,能有效地缩短反应 时间,合成超细的粉末产品。从70 年代后期,人们纷纷关心使用 等离子化学合成法来合成AlN 粉末,而且在这方面做了大量的 研来合成AlN 粉末,而且在这方面做了大量的研究工作。 在等离子体合成时,一般采用无电极的高频或超高频放电 的等离子体发生器。合成过程在含有氨的等离子体中加入铝粉 的情况下进行。等离子流径向温度梯度比较大,而且沿中心线 的温度比较高,因此,铝粉颗粒的加热取决于颗粒流落入等离子 流中心高温区的速度。等离子化学合成的AlN 由于粒度细、比 表面积大而具有很高的活性和良好的工艺性能。这种粉末用烧 结法制取制品时,烧结温度可降低300°C ,并可制得几乎完全 致密的氮化铝陶瓷。
2. 2 Al2O3 碳热还原法 Al2O3 + 3C + N2 →2AlN + 3CO (2) 该法是采用超细氧化铝粉和高纯度碳黑作为起始原料,经过球 磨混合,最后置于石墨坩埚中,在碳管炉中N2 气氛下合成. 合成 温度范围为:1600～1750 ℃,保温时间4～10h ,然后在N2 气 氛中冷却,最终得到黑色粉末状氮化物,然后在空气中,600～ 700 ℃下保温10～16h ,进行脱碳处理,即得到灰白色、流动性 良好的AlN 粉末。这种方法目前在工业生产中应用得最为普 遍。一般认为,反应(2) 分为两步完成,第一步由C 还原生成气 相中间产物Al (g) 和Al2O(g) ,然后由第二步氮化生成AlN. 在用Al2O3 碳热还原法制备AlN 粉体的工艺中,常加入 CaO、CaF2 、Y2O3 等作催化剂,其中加CaF2 可以更为有效 地降低活化能,提高反应速度。制备中,总是加适当过量的碳, 这样既能加快反应速度,又能提高转化率,还有助于控制粉末团 聚和获得理想的粒径分布。
残余的碳可以在空气中837K左右烧除。用碳热还原法合 成的AlN 粉体纯度较高,成形和烧结性能都比较好,但合成温 度高,反应时间长,粉体粒度也比较大。此方法制备的AlN粉 末纯度高,性能稳定,具有良好的成形性与烧结性能. 2. 3 气溶胶(气相反应) 法 与其他方法相比,气溶胶法最适合于连续生产,而且这种方 法可以方便地控制AlN 颗粒的成核和生长速率,从而获得尺寸 均匀的超细粉。用AlCl3或铝的金属有机化合物为原料,与 NH3 经过下述两个气相反应过程合成AlN。 AlCl3 + NH3 →AlN + 3HCl (3) Al (C2H5) + NH3 →AlN + 3C2H6 (4) 反应(3) 一般在873～1373K的温度范围内进行,随着温度的升 高和n (NH3) / n (AlCl3) 的增大,转化率及生成AlN 粉的结晶 程度提高,反应(3) 生成的HCl 往往带来不利的影响,用 Al(C2H5) 3 为原料则可避免这一问题,而且(4) 的反应温度也 比较低,在673K即可迅速完成,生成高纯AlN 粉。
参考文献 1. 中国硅酸盐学会1 陶瓷指南’96. 北京:中国建材工业出版社,1996158～62 2 王岱峰,李文兰,庄汉锐,等. 高热导率AlN 陶瓷研究进展1 材料导 报,1998 ,12(1) :29～31 3 Schuls H ,Thieman K H. Synthesis of high purity AlN powders. Solid State Commu. ,1997 ,23 :815～817 4 Long G,Foster L M. Preparation of high purity aluminum nitride powder. J . Am. Ceram. Soc. ,1959 ,42(2) :53～58 5 李沐山氮化铝粉末的制取方法硅酸盐通报,1989 ,17 (3) :42～48 6 Slack G A ,Mcnelly T F. Growth of high purity AlN crystal growth ,Solid State Commu. ,1976 ,34 :263～267 7 黄利萍,黄熊璋,符锡仁,等 氮化铝粉末的制备酸盐学报,1986 ,14(3) :32～ 38 8 Weimer A W,Cochran GA ,Eisman GA ,et al. Rapid process for manufacturing aluminum nitride powder. J . Am. Ceram.Soc. ,1994 ,77(4) :3～7 9 Scholz H ,Greil P. Nitridation reaction of molten Al2(Mg ,Sialloys. Journal of Materials Science ,1991 ,26(3) :669～673 10 Varma A ,Lebrt J P. Combustion synthesis of advanced materials. Chemical Engineering Science ,1992 ,47(9211) :2179～2183 11 Sheppard L M. Combustion synthesis of aluminum nitridepowder. Am. Ceram. Soc.Bull. ,1990 ,69(11) :1801～1803
化学气相沉积法（CVD法） 化学气相沉积法或热解法是基于铝的挥发性化合物与氨 的化学反应从气相中沉积氮化铝的方法。根据所使用的原料 不同,可分为铝的氨合物热解法和六氟铝酸氨分解法。 2.7 2.7.1 铝的氨合物热解法 氯化铝氨合物热解法最初使用氯化铝六氨合物 (AlCl3· 6NH3) ,但为提高氮化铝产率,最好用氯化铝- 氨合物 (AlCl3· NH3) ,因为它在热解时可产生较纯的氮化铝。AlCl3 在氨气流中加热到150 ℃便转化成一氨化合物。制得的一氨 化合物在800～1800 ℃下进行分解生成氮化铝。 AlCl3·6NH3 →AlN + 3HCl (6) 该过程由几个连续的阶段组成:一氨化合物在AlCl3· NH3 蒸气压的温度下蒸发;生成的蒸气被气体载体迁移到反应 区;AlCl3· NH3 蒸气被分解并沉积下来。
日本Egashira 采用AlN表面涂层，AlN粉末在360 C，真 空条件下浸泡在十二烷基胺，十六醇及硬脂酸中回流3h，过 滤除去有机物用苯洗涤，即可使AlN在纯水中不悬浮，在1： 1乙醇—水溶液中悬浮良好。因为涂层有疏水性，抗水AlN粉 末单独与水混合时完全不润湿，需要加入润湿剂以提高润湿 效果，促使生成单一悬浮体。抗水AlN与水混合后，可加入 聚醋酸乙烯脂（PVA）黏结剂（以固体重量1%~3%），还 可加入消泡剂。料浆混合后在慢速搅拌机中陈化24h，加入 Y2O3来提高烧结体的热导率。注浆部件用传统石膏模空心 或实心浇注。水基制品的微观结构和干压部件相似，热导率 与非水系制品没有显著差别。
氮化铝陶瓷材料的研究与应用
摘要：氮化铝(AlN)陶瓷因具有高热导率、低介电 常数、与硅相匹配的热膨胀系数及其他优良的物理 特性,在新材料领域越来越引起人们的关注。此文 主要介绍了氮化铝陶瓷粉末的各种制备方法、烧结、 氮化铝陶瓷的应用与前景。