中國粉體網(wǎng)訊 氮化鋁(AlN)具有高熱導(dǎo)、高電阻、低介電損耗、低膨脹以及良好的力學(xué)性能等特性，可用作高性能導(dǎo)熱基板和陶瓷封裝材料。AlN陶瓷制品的熱導(dǎo)率與AlN粉體質(zhì)量密切相關(guān)，高質(zhì)量AlN粉體原料是制備高性能基板的先決條件。
氮化鋁材料性能及其應(yīng)用領(lǐng)域
AlN粉體主要性能對(duì)比
目前高端AlN粉體的制備技術(shù)基本被日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家壟斷，并進(jìn)行嚴(yán)格技術(shù)封鎖，其AlN粉體具有純度高、粒度均勻性好、燒結(jié)性能好、收縮一致性好等優(yōu)點(diǎn)，占據(jù)全球90%市場份額，尤其是日本德山、東洋鋁業(yè)等行業(yè)巨頭。
我國2021年的氮化鋁粉體需求量高達(dá)4500t，其中高端氮化鋁粉體約1000t，并預(yù)計(jì)在未來幾年將以超過10%的年增長率持續(xù)增長。然而我國目前僅能制備出中低端氮化鋁粉體，導(dǎo)致國產(chǎn)電子產(chǎn)品所需的高端氮化鋁粉體幾乎全部依賴進(jìn)口。近幾年，在我國科研工作者的不懈努力和國家政策的引導(dǎo)與支持下，我國氮化鋁粉體制備技術(shù)飛速發(fā)展，但與國外高端氮化鋁品質(zhì)仍存在較大差距，主要體現(xiàn)在粉體純度低、粒徑分布范圍寬，導(dǎo)致制品成瓷溫度窄、熱導(dǎo)率低、收縮率難以控制，無法滿足高性能產(chǎn)品的需求，急需實(shí)現(xiàn)高端氮化鋁粉體的國產(chǎn)化研制。
AlN粉體制備方法
目前制備AlN粉體的技術(shù)方法主要包括碳熱還原法、直接氮化法、自蔓延高溫合成法、化學(xué)氣相沉積法和等離子體合成法。
AlN粉體的主要制備方法和特點(diǎn)
碳熱還原法是目前較為成熟的一種制備AlN粉體的方法，也是目前工業(yè)生產(chǎn)氮化鋁粉體的主要技術(shù)方法。該方法典型代表是日本德山曹達(dá)和美國DOW公司，他們熟練掌握關(guān)鍵技術(shù)，基本壟斷整個(gè)高端氮化鋁粉體市場并對(duì)制備方法及工藝進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，鮮有報(bào)道。我國中電第43研究所和北京科技大學(xué)等相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)目前基本掌握了碳熱還原法制備氮化鋁粉體的技術(shù)方法，在中低端氮化鋁粉體的制備方面具備一定的批量生產(chǎn)能力，尤其是北京科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成立的廈門鉅瓷科技有限公司已經(jīng)初步具備了生產(chǎn)與國外H級(jí)性能相當(dāng)?shù)牡X粉體的技術(shù)能力。另外還有中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司、P.Lefot 等團(tuán)隊(duì)均在碳熱還原法制備AlN粉體的研究方面取得了一定的研究進(jìn)展。
直接氮化法是目前較為常見的另一種工業(yè)化制備氮化鋁粉體的方法，也是最早被應(yīng)用于氮化鋁粉體制備的技術(shù)方法，具有整個(gè)生產(chǎn)過程工藝簡單、不用后期除碳、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。目前，日本東洋鋁業(yè)公司和德國Starck公司已掌握該方法，但對(duì)技術(shù)方法和工藝進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖。我國北京有色金屬研究院等在直接氮化法制備AlN粉體方面取得了一定的研究進(jìn)展，能夠制備出中低端AlN粉體。
自蔓延高溫合成法是制備中低端氮化鋁粉體的一種工藝方法，其對(duì)鋁粉要求較低，所需設(shè)備和操作簡便。目前北京鋼鐵研究總院、施諾瑞新材料公司等亦利用自蔓延高溫合成法制備出中低端AlN粉體。
化學(xué)氣相沉積法是一種制備超細(xì)、高純度、高粒度一致性的技術(shù)方法。雖然易于實(shí)現(xiàn)工序連續(xù)化，且可以制備出高純度、高比表面積的氮化鋁粉體，但該方法對(duì)設(shè)備要求較高、生產(chǎn)效率低，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)�；墓I(yè)化應(yīng)用。
等離子體化學(xué)合成法是合成納米級(jí)氮化鋁粉體的先進(jìn)工藝，其制備的粉體具有反應(yīng)速度快、團(tuán)聚少、粒徑小等優(yōu)勢，被認(rèn)為是合成納米級(jí)氮化鋁粉體的先進(jìn)工藝方法，也是我國有望在高端氮化鋁粉體制備方面實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的選擇。
AlN粉體發(fā)展趨勢
氮化鋁粉體制備方法多樣，但現(xiàn)掌握的方法仍存在極大的技術(shù)壁壘。未來氮化鋁粉體制備發(fā)展趨勢：
1）優(yōu)化現(xiàn)有工藝方法，提升粉體品質(zhì)。通過對(duì)現(xiàn)有氮化鋁粉體制備方法的深入研究借助模擬仿真軟件，深入研究各種氮化鋁粉體制備方法的制備機(jī)理，從而提出優(yōu)化現(xiàn)有制備方法的措施。
2）探索新的制備思路，實(shí)現(xiàn)高端氮化鋁粉體國產(chǎn)化制備。
3）還需關(guān)注氮化鋁粉的后處理問題：抗水解改性、純化處理、球形整理等。
中國粉體網(wǎng)將于2023年12月20-21日在湖北宜昌舉辦“第六屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”，屆時(shí)，廈門鉅瓷科技有限公司材料研發(fā)工程師王月隆帶來題為《高品級(jí)氮化鋁粉體及其應(yīng)用》，報(bào)告將介紹不同氮化鋁粉體合成方法的特點(diǎn)，以及產(chǎn)業(yè)過程中的問題。
專家簡介
王月隆，博士研究生，1991年生，現(xiàn)任廈門鉅瓷科技有限公司材料研發(fā)工程師，長期從事氮化物陶瓷粉體的制備，其產(chǎn)品應(yīng)用于陶瓷結(jié)構(gòu)件、陶瓷基板、熒光粉和熱界面材料等。
參考來源：
曹修全等：氮化鋁粉體制備技術(shù)研究進(jìn)展及展望
張爽等：氮化鋁粉體制備國內(nèi)專利技術(shù)分析
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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