1 氮化鋁陶瓷簡(jiǎn)介

氮化鋁陶瓷 （Aluminum Nitride Ceramic）是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。 氮化鋁是共價(jià)鍵化合物，屬于六方晶系，纖鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu)，呈白色或灰白色。

2. 氮化鋁陶瓷制造工藝

（1) 氮化鋁（AIN) 粉末的制造

①鋁和氮（或氨）直接反應(yīng)法

工業(yè)上常采用這種方法，但在反應(yīng)前應(yīng)將鋁粉處理以除去氧化膜，反應(yīng)溫度在500~600℃，由于未反應(yīng)的鋁粉易凝集，為此摻入少量的 CaF2或 NaF, 既作觸媒，又可防止鋁的凝聚。

②碳黑還原氮化法（ Serpek)

利用 Al2O3和C的混合粉末在N2或NH3氣中加熱進(jìn)行反應(yīng)。

③鋁的鹵化物（AICl3 、AIBr3等）和氨反應(yīng)法

④鋁粉和有機(jī)氮化合物（二氰二胺或三聚氰酰胺）反應(yīng)法

⑤超微AIN粉末的制備方法

將鋁粉在電弧等離子體中蒸發(fā)并與氮?dú)夥磻?yīng)生成AIN, 可制得超細(xì)粉末。此外，還要將鋁在低壓N2或NH3 中用電子束加熱之蒸發(fā)并與含氮?dú)怏w反應(yīng)，可制得超微粉末。

此外，還可用（NH4) 3 AIF6的熱分解，AICl3·NH3的熱分解，Al與NH3的反應(yīng)合成等制備AIN粉末。

（2) 氮化鋁陶瓷的制造

氮化鋁陶瓷的制造方法有熱壓燒結(jié)法、常壓燒結(jié)法和反應(yīng)燒結(jié)法等，通常采用前兩種，由于AIN會(huì)水解，故不能采用注漿成型，可采用模壓成型、等靜壓成型等。AIN 粉造粒時(shí)，

用聚乙烯醇（PVA) 作粘結(jié)劑，因?yàn)镻VA不溶于無水乙醇，而是選用聚乙烯醇縮丁醛（PVD)粘結(jié)劑。

熱壓燒結(jié)工藝是在1800~2000℃的高溫下，一面加熱，一面加壓，可以加也可以不加添加劑Al203、MgO、SiO2。

常壓燒結(jié)工藝是在 1800~1900℃的高溫下，加人添加劑Y2O3、Al203、SiO2, Be0,CaO等。

3.氮化鋁陶瓷的性能與用途

氮化鋁陶瓷的熔點(diǎn)較高，為2450℃, 在2000℃以內(nèi)的高溫非氧化氣氛中穩(wěn)定性很好，它具有高的熱導(dǎo)率，是氧化鋁陶瓷的10倍。與氧化鈹陶瓷相似，其熱膨脹系數(shù)與硅相近，電絕緣電阻高，優(yōu)良的介電常數(shù)和低的介質(zhì)損耗，機(jī)械性能好，耐腐蝕，透光性強(qiáng)。

此外，氮化鋁具有不受鋁液和其它熔融金屬及砷化鎵侵蝕的特性，特別是對(duì)熔融鋁液具有極好的耐侵蝕性。但是，AIN 陶瓷的高溫（＞800℃) 抗氧化性差，在大氣中易吸潮、水解等特性，應(yīng)該引起人們重視。

利用氮化鋁陶瓷具有較高的室溫和高溫強(qiáng)度，膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好的特性，可以用作高溫構(gòu)件、熱交換器材料等。

利用氮化鋁陶瓷能耐鐵、鋁等金屬和合金的溶蝕性能，可用作 Al、Cu、Ag、Pb等金屬熔煉的坩堝和澆鑄模具材料。

利用氮化鋁陶瓷在特殊氣氛中優(yōu)異的耐高溫性能（2000℃左右）， 可用作非氧化性電爐的爐村材料。

利用氮化鋁陶瓷具有高的熱導(dǎo)率和高的絕緣電阻的特性，可用作散熱片、半導(dǎo)體的絕緣基 片。氮化鋁薄膜可制成高頻壓電元件，超大規(guī)模集成電路基片是氮化鋁陶瓷當(dāng)前最主要的用途之一。