窒化アルミニウムセラミックスの紹介と応用

1. 導入

窒化アルミニウムセラミックは、窒化アルミニウムを主結晶相とするセラミックです。六方晶系に属する共有結合性化合物で、白色またはオフホワイトのフィブリロライト型結晶構造を持っています。

2. 窒化アルミニウムセラミックスの製造工程

(1) 窒化アルミニウム粉末の製造

① アルミニウムと窒素（またはアンモニア）の直接反応法

この方法は工業的によく使用されますが、反応前に酸化膜を除去するためにアルミニウム粉末で処理する必要があり、温度は500〜600℃です。℃。未反応のアルミニウム粉末は凝集しやすいため、少量のCaF2やNaFを混合することで触媒となり、アルミニウムの凝集を防ぐことができます。

②セルペク

Al2O3 と C 粉末の混合物を N2 または NH3 ガス中で加熱して反応させます。

③ハロゲン化アルミニウム(AlCl3、AlBr3等)とアンモニアの反応法。

④アルミニウム粉末と有機窒素化合物（ジシアノジアミンまたはメラミド）の反応方法

⑤AIN超微粒子粉末の調製方法

アークプラズマ中でアルミニウム粉末を蒸発させ、窒素と反応させてAlNを生成する超微粒子粉末を調製できます。さらに、アルミニウムを低圧のN2またはNH3中で電子ビーム加熱により加熱し、蒸発させ、窒素ガスと反応させて超微粉末を製造します。 (NH4) 3AIF6、AlCl3 の熱分解。 NH3の熱分解、AlとNH3の反応合成などによりAlN粉末を調製します。

(2) 製造

窒化アルミニウムセラミックスの製造方法には、ホットプレス焼結法、常圧焼結法、反応焼結法などがあり、通常最初の2つが使用されます。AlNは加水分解するため、グラウト成形は使用できません。静水圧成形が可能です。 AlN粉末を造粒する際には、無水エタノールに不溶なポリビニルアルコール(PVA)をバインダーとして使用します。

ホットプレス焼結プロセスは 1800 ～ 2000 °C の高温で、一方の側で加熱、もう一方の側で加圧され、添加剤 Al2O3、MgO、SiO2 を添加することも、添加せずに行うこともできます。

大気圧焼結プロセスは、Y2O3、Al2O3、SiO2、BeO、CaOなどの添加剤を加え、1800〜1900℃の高温で行われます。

3. 性能と使い方

窒化アルミニウムセラミックスは、融点が2450℃と高く、2000℃以内の高温非酸化性雰囲気下でも安定性が良く、アルミナセラミックスの10倍と高い熱伝導率を持っています。酸化ベリリウムセラミックスと同様に、その熱膨張係数はシリコンに似ており、高い電気絶縁抵抗、優れた誘電率と低い誘電損失、良好な機械的特性、耐食性、強い光透過性を備えています。

また、窒化アルミニウムは、アルミニウム溶湯等の溶融金属やガリウム砒素から侵されない特性を有しており、特にアルミニウム溶融液に対する耐侵食性に優れている。しかし、AINセラミックスの高温（>800℃）は耐酸化性が低く、大気中の水分を吸収しやすく加水分解しやすいため、注目を集めるべきです。

窒化アルミニウムセラミックスの使用は、高い室温および高温強度、小さい膨張係数および良好な熱伝導性の特徴を有し、高温部品、熱交換器材料などとして使用することができる。

鉄、アルミニウムなどの金属や合金の溶解特性に耐えるため、Al、Cu、Ag、Pbなどの金属を溶解するためのるつぼや鋳型材料として使用できます。

特殊雰囲気（2000℃程度）での高温耐性に優れており、非酸化性電気炉の炉材として使用できます。

窒化アルミニウムセラミックスは、熱伝導率が高く、絶縁抵抗が高いという特徴があり、ヒートシンクや半導体の絶縁基板として使用されます。窒化アルミニウム膜は高周波圧電素子に利用でき、超大規模集積回路基板は窒化アルミニウムセラミックスの最も重要な用途の一つです。

この記事はからの転載です セラジル.