详解氮化铝工业陶瓷的几种制备流程方法

氮化铝陶瓷属于比较冷门的工业陶瓷材料，但是其优势还是可以在很多地方发挥出来的，科众陶瓷厂对氮化铝陶瓷加工制备有一定的方法，下面给大家介绍一下。

一、常见的AlN坯体成型方法

由氮化铝粉末制备氮化铝陶瓷坯体，需要利用成型工艺把粉体制备成坯体，然后再进行烧结工作，最后完成最终的陶瓷加工，做成氮化硅陶瓷片，陶瓷管等，销向广大客户。氮化铝成型工艺主要有干压成型、等静压成型、流延法成型和注射成型等。

1、干压成型

图为干压成型机。干压成型（轴向压制成型）是将经表面活性剂改性等预处理的 AlN 粉体加入至金属模具中，缓慢施加压力使其成为致密的坯体成型工艺。实质是借助外部施压，依靠AlN粉末颗粒之间的相互作用力使坯体保持一定的形状和致密度高致密坯体，其有利于陶瓷烧结，可以降低烧结温度，提高陶瓷致密度。由于AlN粉末易水解，干压成型中常用的水-聚乙烯醇（PVA）不能用于AlN粉末的压制，可选用石蜡与有机溶剂代替。

优点：干压成型法操作简单，工艺环节少，效率高。
缺点：不能压制复杂几何形状的坯体；需严格控制压力大小，过大或过小均不利于得到高致密度AlN陶瓷烧结件。

干压成型机

2、等静压成型

等静压成型是传统干压法的改进方法，将AlN 粉体置于高压容器中，利用液体的不可压缩性和液体对压力传导的特性，将粉体置于弹性材料制造的成型模具中，从不同的方向对待压粉体进行均匀施压，以液体对模具进行加压而使坯体成型的方法。

优点：坯体的致密度较高，密度分布均一，可以近净尺寸成型；
缺点：成型设备昂贵，且存在脱模问题，限制了将其应用于大规模的工业生产。

3、流延成型
流延成型法是一种十分重要的陶瓷基片的成型工艺。将AlN 粉体与复合粘合剂（分散剂、溶剂、粘结剂和增塑剂组成）混合均匀后得到 AlN 流延料浆，除气等过程处理后的浆料倒入料斗，经刮刀口后，形成厚度均匀、表面光滑附着于光滑带上的薄层，再经干燥后制备成具有良好韧性的坯体；排胶烧结之后得到 AlN 基片材料。

优点：设备简单，可以连续操作，生产率高，自动化程度高等；
缺点：要求较为严格，料浆就工艺参数的变化十分敏感，成型坯体表面粗糙且结合不充分，强度较低，干燥过程中易出现起泡开裂、弯曲变形等现象；同时流延成型只能用于片状材料的生产。

氮化铝陶瓷片

4、注射成型

AlN陶瓷注射成形是粉末注射成形应用于陶瓷粉末成型的一种方法，以塑料注射成形工艺为基础，经过技术改进而产生的成型技术。其基本过程为先在AlN粉末中加入粘结剂并使其混合均匀，形成具有粘塑性的喂料，在加热状态下，利用注射成型机将喂料注入模具模腔内冷凝成型，经过加热去除粘结剂后，便可用于烧结，如图3所示。喂料的流变性是影响注射成型成品质量的一个重要因素，通常我们希望喂料粘度较低，这就要求原料粉末与粘结剂相容性要好，而且混合均匀。

优点：致密度高，密度分布均匀，可用于复杂形态坯体成型，且成型精度高，无需后期机械加工；
缺点：易出现欠注、飞边、熔接痕、气穴等缺陷影响AlN陶瓷烧结。制备好的坯体需要经过高温烧结，才能获得高致密度和优良性能的AlN陶瓷，从而在各个领域得到广泛应用。AlN作为高熔点的强共价键化合物，原子自扩散系数小，烧结出致密零件难度大，必须选择合适的烧结方法，并严格控制烧结条件，才能制得具有高致密度和所需优良性能的AlN陶瓷。

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本文“详解氮化铝工业陶瓷的几种制备流程方法”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2021-10-16 14:41:30
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