1 氮化铝陶瓷简介

氮化铝陶瓷 （Aluminum Nitride Ceramic）是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。 氮化铝是共价键化合物，属于六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，呈白色或灰白色。

氮化铝粉末

2. 氮化铝陶瓷制造工艺

（1) 氮化铝（AIN) 粉末的制造

①铝和氮（或氨）直接反应法

工业上常采用这种方法，但在反应前应将铝粉处理以除去氧化膜，反应温度在500~600℃，由于未反应的铝粉易凝集，为此掺入少量的 CaF2或 NaF, 既作触媒，又可防止铝的凝聚。

②碳黑还原氮化法（ Serpek)

利用 Al2O3和C的混合粉末在N2或NH3气中加热进行反应。

③铝的卤化物（AICl3 、AIBr3等）和氨反应法

④铝粉和有机氮化合物（二氰二胺或三聚氰酰胺）反应法

⑤超微AIN粉末的制备方法

将铝粉在电弧等离子体中蒸发并与氮气反应生成AIN, 可制得超细粉末。此外，还要将铝在低压N2或NH3 中用电子束加热之蒸发并与含氮气体反应，可制得超微粉末。

此外，还可用（NH4) 3 AIF6的热分解，AICl3·NH3的热分解，Al与NH3的反应合成等制备AIN粉末。

（2) 氮化铝陶瓷的制造

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，由于AIN会水解，故不能采用注浆成型，可采用模压成型、等静压成型等。AIN 粉造粒时，

用聚乙烯醇（PVA) 作粘结剂，因为PVA不溶于无水乙醇，而是选用聚乙烯醇缩丁醛（PVD)粘结剂。

热压烧结工艺是在1800~2000℃的高温下，一面加热，一面加压，可以加也可以不加添加剂Al203、MgO、SiO2。

常压烧结工艺是在 1800~1900℃的高温下，加人添加剂Y2O3、Al203、SiO2, Be0,CaO等。

3.氮化铝陶瓷的性能与用途

氮化铝陶瓷的熔点较高，为2450℃, 在2000℃以内的高温非氧化气氛中稳定性很好，它具有高的热导率，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近，电绝缘电阻高，优良的介电常数和低的介质损耗，机械性能好，耐腐蚀，透光性强。

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。但是，AIN 陶瓷的高温（＞800℃) 抗氧化性差，在大气中易吸潮、水解等特性，应该引起人们重视。

利用氮化铝陶瓷具有较高的室温和高温强度，膨胀系数小，导热性能好的特性，可以用作高温构件、热交换器材料等。

利用氮化铝陶瓷能耐铁、铝等金属和合金的溶蚀性能，可用作 Al、Cu、Ag、Pb等金属熔炼的坩埚和浇铸模具材料。

利用氮化铝陶瓷在特殊气氛中优异的耐高温性能（2000℃左右）， 可用作非氧化性电炉的炉村材料。

利用氮化铝陶瓷具有高的热导率和高的绝缘电阻的特性，可用作散热片、半导体的绝缘基 片。氮化铝薄膜可制成高频压电元件，超大规模集成电路基片是氮化铝陶瓷当前最主要的用途之一。

氮化铝陶瓷基片