氮化铝
氮化铝应贮藏于阴凉、干燥室内,避免重压。未经表面处理的粉体,使用过程中不宜暴露空气中,以免吸湿团聚,影响分散性能和使用效果。
分子式:AlN CAS: 24304-00-5 密度:3.260g/cm3 颜色:灰白色 折射率:1.9-2.2 溶水性:不溶 莫氏硬度:9 | 室温下,氮化铝强度高,且强度随温度的升高下降较慢。 导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。 具有优异的抗热震性。其导热率是Al2O3的2~3倍, 热压时强度比Al2O3还高。 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。 此外,还具有优良的电绝缘性和介电性质。 |
但氮化铝的高温抗氧化性差,在大气中易吸潮、水解, 和湿空气、水或含水液体接触产生热和氮并迅速分解。 在2516℃分解,热硬度很高,即使在分解温度前也不软化变形。 氮化铝和水在室温下也能缓慢地反应,而被水解。 |
氮化铝结构:
氮化铝是以AlN4四面体为结构单元、具有纤维锌矿结构的共价键化合物,属六方晶系,晶格常数a=3.11×10-10m,c=4.98×10-10m。
这里举例几个合成氮化铝的方法:
1、将氮和铝直接进行氮化反应,经粉碎、分级制得氮化铝粉末。
2、将高纯度铝粉脱脂(用乙醚抽提或在氮气流中加热到150℃)后,放到镍盘中,将盘放在石英或瓷制反应管内,在提纯的氮气流中慢慢地进行加热。氮化反应在820℃左右时发出白光迅速地进行。此时,必须大量通氮以防止反应管内出现减压。这个激烈的反应完毕后,在氮气流中冷却。由于产物内包有金属铝,可将其粉碎,并在氮气流中于1100~1200℃温度下再加热1~2h,即得到灰白色氮化铝。
3、氧化铝还原法。以氧化铝、炭、氮气为原料生成氮化铝,反应式如下:
Al2O3+C+N2=2AlN+3CO
将氧化铝和炭充分混合,在电炉中于1700℃还原制得氮化铝。
微纳米氮化铝粉体纯度高,粒径小,比表面积大,表面活性高,通过表面改性处理,抗水解,易分散,含氧量极低(<0.1%),绝缘导热性能效果非常明显。下面列举一些纳米氮化铝的应用领域:
1、 制造高性能陶瓷器件:制造集成电路基板,电子器件,光学器件,散热器,高温坩埚 。
2、制备金属基及高分子基复合材料:有较好前景的的应用领域是高温密封胶粘剂和电子封装材料。
3.纳米无机陶瓷车用润滑油及抗磨剂。
4、导热硅胶和导热环氧树脂:如CPU与散热器填隙、大功率三极管、可控硅元件、二极管、与基材接触的细缝处的热传递介质。纳米导热膏是填充IC或三极管与散热片之间的空隙,增大它们之间的接触面积,达到更好的散热效果。
5、导热塑料中的应用:微纳米氮化铝粉体可以大幅度提高塑料的导热率。通过实验产品以5-10%的比例添加到塑料中,可以使塑料的导热率从原来的0.3提高到5。导热率提高了16倍多。相比较目前市场上的导热填料(氧化铝或氧化镁等)具有添加量低,对制品的机械性能有提高作用,导热效果提高更明显等特点。
6、 高导热硅橡胶的应用:与硅匹配性能好,在橡胶中容易分散,在不影响橡胶的机械性能的前提下(实验证明对橡胶的机械性能还有提高作用)可大幅度提升硅橡胶的导热率,在添加过程中不象氧化物等使黏度上升很快,添加量很小(根据导热要求一般在5%左右就可以使导热率提高50%-70%),现广泛应用与军事,航空以及信息工程中。
7、其他应用领域:微纳米氮化铝应用于熔炼有色金属和半导体材料砷化镓的坩埚、蒸发舟、热电偶的保护管、表面声波装置、高温绝缘件、微波介电材料、耐高温及耐腐蚀结构陶瓷及透明氮化铝微波陶瓷制品,以及目前应用与PI树脂,导热绝缘云母带,导热脂,绝缘漆以及导热油等。