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氮化铝制备过程中氧化铝发挥什么作用

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时间:2021-04-13

氮化铝(AlN)是铝的氮化物,是一种类金刚石氮化物的无机非金属材料。值得注意的是,氮化铝是少数具有高热传导性和出色的电绝缘特性这一有趣组合的高科技陶瓷材料,因此注定了氮化铝会被广泛应用于电器元件制造领域。除了可以氮化铝粉体为原料,经过成型烧结后制成如电子基板、LED芯片载板外,还可将氮化铝粉体与其他材料(如高分子、epoxy,玻璃粉等)混练制成高导热、电绝缘之复合材料,如导热膏、胶、垫片、半导体封装材料,低温共烧陶瓷等。

AlN基板及覆铜板.jpg

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AlN基板及覆铜板

近年来电力和微电子应用的蓬勃发展,注定了氮化铝的需求用量只会节节攀高。据资料显示,全球每年高纯氧化铝的需求量约为20000吨,4N以上高纯氧化铝需求量约为7500t。因此氮化铝粉体在工业生产制备上的研究受到了密切的关注,“高质高产”成为了该行业的主要发展目标。

目前,氮化铝粉体的合成方法主要有:铝粉直接氮化法、碳热还原法、自蔓延高温法、化学气相沉积等。其中采用高纯氧化铝碳热还原法是最受广大厂商青睐的方法,它是将氧化铝粉体和碳粉的混合粉在高温下(1400-1800℃)的流动氮气中发生还原氮化反应生成氮化铝粉体,反应方程式如下:

氮化铝制备化学方程式.jpg

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影响碳热还原法合成粉末性能的因素有很多,包括铝原的选择、碳源的选择、添加剂的选择、碳铝摩尔比、原料的分散与混合、煅烧工艺、二次除碳等,每一步都对降低成本和提高质量具有重要的意义。不过如果您对“高热导率”尤其在意,那就必须要采用高纯的氧化铝粉体原料以保证氮化铝产品具备低的杂质及低的氧含量。

高纯氧化铝的特性因制造方法和条件的迥异而不同,目前主要方法有改良拜耳法、硫酸铝氨法、碳酸铝氨法、活性高纯铝直接水解法、高纯铝胆碱水解法、醇盐水解法等。到底哪种工艺生产的氧化铝粉体更适合用于氮化铝的制备呢?

氮化铝陶瓷加工

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