CN101522563A - 制造氮化铝的方法以及氮化铝薄片和粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造氮化铝的方法，其中通过堆叠或卷绕来制备含有基于铝的轧制产品的多层结构，并且在含氮气氛下加热所述多层结构，大部分的氮化在一个其中含氮气氛的温度被维持在400℃至660℃之间的阶段发生。本发明使得可通过一种既无需使用铝粉作为原料亦无需使用很高的温度的经济的方法来获得氮化铝。所获得的氮化铝包括微观结构为层状的颗粒。

Description

制造氮化铝的方法以及氮化铝薄片和粉末
技术领域
本发明涉及制造粉末或薄片形式的氮化铝的方法。
背景技术
氮化铝是一种陶瓷，其具有仅次于氧化铍的非常高的热传导性。该特性——其与高的容积电阻率和介电常数有关——使得氮化铝成为一种选择用来装配微电子元件——其功率和密度可稳定增大——的基材。
但氮化铝基材的使用仍然有限，尤其是由于该陶瓷的昂贵的生产成本而使其价格很高。因此，迄今为止，其应用主要限于军事领域。
存在多种生产氮化铝的方法。最常用的是在氮气气氛下通过碳热法还原氧化铝及直接使铝粉末氮化。
在通过碳热法还原氧化铝的过程中，高纯度的氧化铝在非常高的温度(1700-1900℃)下还原为铝，形成的铝依据以下反应转化为氮化物：
Al2O3+3C+N2＝2AlN+3CO   (1)
该方法形成的氮化铝通常含有显著量的碳和氧。此外，转化条件支出很大。
因此，专利申请FR 2 715 169(Elf Atochem)公开了一种生产薄片形式的氮化铝粗晶的方法，通过在碳和氮的存在下碳氮化薄片状α-氧化铝而获得。
铝粉的直接氮化可获得相当纯的陶瓷，但该方法需要处理极具爆炸性的细的铝粉。此外，氮化反应
2Al+N2＝2AlN   (2)
是高度放热的，可导致铝粉熔融，会不利地产生团聚体而使反应停止。因此该方法难以获得完全的转化。
为此，专利US 5 710 382(Dow Chemical)公开了一种燃烧方法，其中与稀释剂、陶瓷、碳或其他产品相混的铝粉被转化为多种形式的氮化铝。起燃温度通常为1050℃，最大温度可达到2000℃以上。
现有技术中存在几种对金属铝粉的转化方法进行改进的尝试。
专利申请EP 1 310 455和EP 1 394 107(Ibaragi Lab)公开了在105-305kPa的氮气压力和500-1000℃的温度下使铝粉氮化的方法。这些方法需要对铝粉进行细致的处理。
专利申请JP 9 012 308和EP 0 887 308(Toyota)公开了一种方法，其中将铝粉和直径为0.1-5mm的铝碎屑的混合物在500-1000℃的温度氮化。铝粉是该方法中一种不可或缺的引发剂。镁合金作为一种氧捕获剂，其存在会促进反应，但可能会对所获得的氮化物的纯度产生不利影响。
专利申请EP 0 494 129(Pechiney Electrométallurgie)公开了在高温下使金属粉末氮化的方法，其中将金属粉末与难熔的粉末混合，这使得在高温下进行氮化而不会有任何可见的金属粉末的熔融。
本发明寻求解决的问题是，通过一种既无需使用铝粉作为原料亦无需使用很高的温度的经济的方法来获得氮化铝，特别是高纯粉末形式的氮化铝。
发明内容
本发明的一个目的是一种制造氮化铝的方法，其中
(i)通过堆叠或卷绕制成一种多层结构，该多层结构包括N个由基于铝的轧制产品构成的层，之间被N-1个间隙分隔，N至少等于10，控制多层结构的平均密度使其处于0.4-2g/cm3，间隙是开放的，以使气体能够在所述间隙中循环，
(ii)将所述多层结构在含氮气氛下加热，加热过程的热循环包括至少一个这样的阶段，在该阶段中含氮气氛的温度被维持在400℃至660℃之间，并且在该过程中发生大部分的氮化。
本发明的另一个目的是一种能够通过本发明的方法获得的氮化铝薄片，其特征在于，它的微观结构是层状的。
本发明的又一个目的是一种能够通过本发明的方法获得的氮化铝粉末，其包括微观结构是层状的颗粒。
本发明的再一个目的是一种微粉化的氮化铝粉末，其中值粒径D50小于1μm、优选小于0.7μm，且其D90/D10之比低于8、优选低于6。
附图说明
图1：在本发明范畴内所用的轧制产品的堆叠体。
图2：在本发明范畴内所用的卷材。
图3：所获得的多层结构的平均密度和氮化率之间的关系。
图4：所获得的粉末的X-射线衍射谱图。
图5：5a：所获得的氮化铝粉末的显微镜观察结果。5b：图5a的图解示意，显示出一种层状结构。
图6：所获得的微粉化氮化物粉末的粒径分布。
具体实施方式
标准铝合金的化学组成例如在标准EN 573-3中定义。
除非另有指出，适用欧洲标准EN 12258-1中的定义。涉及碎屑及其回收的术语如标准EN 12258-3中所述。
本发明的方法包括至少两个步骤。第一步，通过堆叠或卷绕制成具有控制的平均密度的多层结构，该多层结构包括N个由基于铝的轧制产品构成的层，之间被N-1个间隙分隔，且N至少等于10。铝轧制产品具有矩形横截面。优选地，N至少等于50。
间隙是开放的，以使气体能够在所述间隙中循环。
多层结构的平均密度等于它的质量与它的体积之比，其通常小于或等于所用的轧制产品的平均密度。
本发明范畴内制得的第一种示例性多层结构为图1所示的轧制产品的堆叠体。在该实施方案中，具有基本相同尺寸的N层轧制产品(1)彼此堆叠，每一层与下一层被平均厚度eI的间隙(2)分隔开。本发明范畴内所限定的堆叠体的几何参数为长LE；宽1E，宽小于或等于长；与轧制产品所限定的基本平行的平面相垂直的方向上的厚度eE。因而轧制产品的堆叠体包括N个由N-1个间隙分隔的具有基本相同尺寸的轧制产品。堆叠体的平均密度为它的质量与它的体积VE之比。
VE＝LE.lE.eE
如果用ēP表示轧制产品的厚度ep的平均值，ēI表示间隙的平均厚度eI的平均值，则存在以下的关联式：
eE＝N.ēP+(N-1)·ēI
本发明的第二种示例性多层结构为通过圆柱形卷绕具有基本恒定宽度的轧制产品而获得的卷材，如图2中所示的。卷材的几何参数为宽1B，直径DB，卷绕的高度为hB。每卷绕一圈构成一层或一圈(1)。圈之间被平均厚度eI的间隙(2)分隔开。因而轧制产品卷材包括N圈由N-1个平均厚度eI的间隙分隔的轧制产品。所述卷材可卷绕在例如钢制的卷绕圆筒(3)上，但优选将所述卷材卷绕在可抽出圆筒上，在氮化前将其移出。卷材的平均密度为它的质量(如果存在卷绕圆筒的话，减去其质量)与它的体积VB之比，其中体积VB为
VB＝(3.14.(DB 2-(DB-2hB)2)/4).1B
如果用ēP表示圈的厚度ep的平均值，ēI表示间隙的平均厚度eI的平均值，则存在以下的关联式：
hB＝N.ēP+(N-1).ēI
基本而言，有两个因素可导致多层结构的平均密度发生变化：轧制产品的密度和间隙的平均厚度。所用的轧制铝产品的密度在蚀刻时可能会发生显著的变化。例如，经过电化学蚀刻处理——例如在铝电容器业中所进行的——的轧制产品的密度可能比相似尺寸的实心铝产品的密度小30％。
间隙具有复杂的形状：在某些位置，相邻的层可能处于接触状态，在另一些位置，可被分隔开给定厚度的距离。间隙的平均厚度eI这一参数使得可对该间隙进行描述。对间隙的更完整的描述也可包括间隙形状方面的信息，尤其是例如接触点的表面密度、平均厚度的标准偏差，以及间隙的最大厚度，但这些信息在本发明的范畴内并非是必须的。
有利地，对本发明的通过堆叠或卷绕制得的多层结构的每个间隙的平均厚度进行控制。对间隙的平均厚度的控制可以多种方式进行：例如，可控制轧制产品的粗糙度，或者优选地可在至少一个间隙内部放置用于将轧制产品分隔开的陶瓷和/或金属颗粒。能够用于将轧制产品分隔开以控制多层结构的间隙的平均厚度的颗粒有利地为含铝的金属和/或陶瓷颗粒。所述颗粒优选为含有氮化铝的陶瓷颗粒。能够用于控制间隙的平均厚度的颗粒的形态和尺寸可能影响氮化率。所用颗粒的尺寸优选为毫米级。在本发明的一个有利的实施方案中，所用的颗粒为片状，即它们的长度和/或其宽度大于其厚度的约十倍。
对于堆叠体的情形，为控制间隙的平均厚度，可通过例如金属板对堆叠体施加压力。对于卷材的情形，间隙的平均厚度可在卷绕过程中通过作用于卷绕参数来进行控制，例如对于通过卷绕初始卷材而获得新卷材时(“卷绕转移”)，卷绕参数为施加于新卷材的卷绕侧的牵引力和施加于初始卷材的未卷绕侧的矫顽力。
为了使氮化反应过程中获得的比率在工业上有利，多层结构的平均密度必须介于0.4g/cm3和2g/cm3之间。多层结构的平均密度优选大于0.6g/cm3、优选大于0.8g/cm3，且小于1.8g/cm3、优选小于1.4g/cm3。多层结构之间密度的均一性可能影响获得的氮化率，优选多层结构之间的密度尽可能地均一。该效果具体可通过控制间隙的厚度eI的变化来获得。间隙的控制的平均厚度有利地为对多层结构的N-1个间隙而言基本相同。在本发明的一个有利的实施方案中，eI的变化小于20％，优选小于10％。当在至少一个间隙中放置用于使轧制产品分隔开的陶瓷和/或金属颗粒时，优选地将所述颗粒放入每一个间隙中。
此外，本发明人已确认，为了使氮化率在工业上有利，优选使得可与层平行地通过多层结构的最小距离——即例如堆叠体的宽度1E或卷材的宽度1B——至少等于某一被称为阈值的值。阈值通常为40mm，优选为50mm。在某些情况下，尤其是使得可通过多层结构的最小距离小于40mm时，可有利地将多层结构包裹在铝箔中。
本发明人认为，在氮化反应过程中，一个重要的工艺参数为含氮气氛向多层结构中的扩散。该扩散的一个效果可以是含氮气氛中存在的氧分子在多层结构末端的反应及其消除，这是有利的，因为氧是氮化反应的一种毒素。如果氧分子在层间的扩散所占据的通道低于所述阈值，则氧的消除现象很可能不能充分地进行，这将限制甚至抑制氮化反应。
如果多层结构的平均密度太低，则上述扩散现象很可能不充分。此外，低平均密度的多层结构不易于处理。如果多层结构的平均密度太高，本发明人已观察到由于氮化反应所放出的热会引起局部的铝熔融现象，进而阻止氮化反应。
本发明也可使用锻造的碎屑，只要其可形成本发明的多层结构。使用锻造的碎屑在经济上是有利的，因为转化成氮化铝比通过常规渠道回收更具有成本效益。
本发明范畴内使用的轧制的铝产品有利地含高纯铝，其铝含量大于99.9重量％。使用高纯铝使得可改进所获得的氮化铝的纯度。在一个有利的实施方案中，轧制的铝产品包括在制成多层结构之前已经过蚀刻的轧制的基于铝的产品，即，已经过旨在增大其表面积和/或其粗糙度的化学和/或电化学处理。这种类型的蚀刻处理在铝电解电容器工业中普遍使用，尤其是使用高纯铝时。蚀刻处理在用于与平板印刷过程相关用途的轧制铝产品工业中也普遍使用。
本发明范畴内使用的轧制的铝产品有利地具有5至500μm的厚度，优选具有6至200μm的厚度，以便将各层的轧制的铝产品基本完全地转化为氮化铝。
第二步，在含氮气氛下加热由第一步形成的多层结构，加热过程的热循环包括至少一个这样的阶段，在该阶段中含氮气氛的温度被维持在400℃至660℃之间，并且在该过程中大部分的氮化发生。加热操作具体地可在密闭的炉中进行(批处理)或在合适的连续通道炉中进行(连续处理)。该加热步骤的热循环可包括几个阶段。
通常，第一阶段使得含氮气氛的温度达到400℃。该阶段的持续时间对氮化率几乎没有影响。
在热处理的第二个必要阶段，含氮气氛的温度被维持在400℃至660℃之间。大部分的氮化反应在该第二阶段中发生。大部分的反应其含义应当理解为存在的铝中超过50％发生反应。因而，在某些情形下，本发明使得在第二阶段结束时可获得高于90％的氮化率，甚或大于99％。因此，与广泛认为的观点不同，不需要使用高温，例如高于700℃的温度，来获得金属形式的铝产品的完全氮化。在第二阶段中所使用的660℃的最高温度使得可极大程度地限制铝熔融的风险，铝熔融对于所获得的氮化铝的质量具有不利的影响。需要最低400℃的温度，优选500℃，以引发氮化反应。氮化反应是高度放热的，在某些情形下，铝所达到的温度可能超过该第二阶段过程中含氮气氛的温度。该第二阶段的持续时间通常至少等于2小时，优选至少等于5小时。该第二阶段的最佳持续时间取决于处理的多层结构的尺寸。本发明人已确认，在某些情形下，在该第二阶段的至少部分过程中使含氮气氛的温度摆动是有利的，所述摆动在温度为400-550℃的低点和温度为550-660℃的高点之间进行。摆动可通过两个低点和一个高点或通过两个高点和一个低点来限定。在该第二阶段的过程中所述摆动的次数优选至少等于3。所述摆动似乎可以抑制氮化反应的不可控的加速。但摆动的频次和持续时间必须适合样品的尺寸。
第三阶段通常包括将含氮气氛冷却至足够低的温度以使氮化的样品能够被处理。
在第一和第三阶段之间可任选地引入一个或多个附加阶段。尤其是在第二和第三阶段之间在温度高于660℃，例如可能达到约1000℃时，引入一个附加阶段可能是有利的，以便在氮化不完全的情况下进一步改进氮化率。但该过程——其由于高温和操作过程的持续时间增加而在经济上不利——通常并非是必需的，因而优选避免进行。在本发明的一个有利的实施方案中，含氮气氛的温度在加热步骤的整个过程中不超过660℃。
在本发明的一个有利的实施方案中，气氛的温度使用多层结构内测得的温度通过控制回路进行控制。
含氮气氛有利地含有双氮N2形式的氮。含氮气氛也可包括含氮的其他气体例如氨气NH3，以及还原性气体例如双氢H2、甲烷CH4，以及更常见的通式为CxHy的烃类气体，或稀有气体例如氩气。含氮气氛应含尽可能少量的氧，因为该元素对氮化反应而言为一种毒素。氧可特别是以双氧或水蒸汽的形式存在。但是，本发明范畴内控制的扩散条件使得在某些情形下可容许含氮气氛中的氧含量在50ppm甚或100ppm。轧制的铝产品在被置于含氮气氛之前，有利地被置于至少0.1bar的真空下。在一个优选的实施方案中，对所述含氮气氛进行吹扫，其速率取决于所用的炉。在密闭炉的情况下，吹扫速率有利地为每小时炉体积的1至10倍。最低的吹扫速率可能在经济上是最为有利的。
本发明使得可直接获得微观结构为层状的氮化铝薄片。所述薄片的厚度优选至少1mm且层的厚度介于5至250μm之间。薄片的最小宽度有利地为40mm。本方法在经济上是非常有利的，因为其避免了以常规方法由氮化铝粉末来形成薄片的步骤。
在另一个实施方案中，将所获得的氮化铝进行研磨并任选筛分，该过程有利地在干燥的惰性气氛或还原性气氛下进行，以获得由尺寸介于0.5μm或更小与500μm之间的颗粒构成的氮化铝粉末。当后者不进行很细的研磨时，例如接着研磨到50至500μm，本发明的氮化铝粉末包括这样的颗粒，其中可观察到粉末的微观结构为层状，且层的厚度介于5至250μm之间。该层状结构在某些情况对于所获得的粉末可带来技术优势，例如在与层平行的方向和与层垂直的方向之间某些热性能和/或机械性能的改变。根据本发明方法获得的包括微观结构为层状的颗粒的粉末，具有能够被容易地研磨为微粉化粉末形式的优势。因此，由粗糙的氮化物可获得中值粒径D50小于1μm、优选小于0.7μm的微粉化氮化铝粉末。此外，本发明的微粉化粉末具有均匀的粒径分布，其D90/D10之比低于8，优选低于6。在本发明的一个实施方案中，氮化物在三个步骤中进行粉碎。第一步，将氮化物堆叠体或卷材粗粉碎以获得尺寸小于1cm的碎片。第二步，将这些碎片在球磨机中研磨以获得中值粒径D50小于500μm、优选小于100μm的粉末。典型地，所获得的粉末的D50介于50至500μm之间，包括其中可观察到粉末的微观结构为层状的颗粒。优选使用罐和球由陶瓷、尤其是由氧化锆、氧化铝或优选地氮化铝制成的球磨机。第三步，将来自于球磨机中的粉末在流化床气流粉碎机中进行微粉化。在本发明一个有利的实施方案中，流化床气流粉碎机内与粉末相接触的部件由陶瓷制成。研磨操作有利地在干燥气氛下进行，其露点低于10℃，优选低于0℃。本发明人认为，微粉化粉末在直径和均匀性方面非同寻常的质量可能与微观结构的层状特性有关，层状特性有助于解理(clivage)。
在轧制的铝产品由高纯铝制成的实施方案中，可获得特别纯的氮化铝，以至于氧含量最多2重量％、优选最多1.5重量％，碳含量低于0.03重量％、优选低于0.02重量％，其他杂质的含量低于0.01重量％且优选低于0.005重量％。
实施例
实施例1
将宽1B＝39mm、密度等于2.6g/cm3的卷材在氮气气氛下在590℃热处理5小时。未观察到氮化。
实施例2
将厚度为100μm的高纯铝(>99.9％)薄片用于实施例2的测试。这些薄片已经过预蚀刻以使其密度降至约2.3g/cm3。
氮化测试针对薄片的堆叠体或针对卷材进行。堆叠体的几何参数为长LE、宽1E、厚度eE(图1)。厚度eE的改变可具体地通过将堆叠体置于不同重量的不锈钢板下方的压力下而获得。卷材的几何参数为宽1B、直径DB、卷绕高度hB(图2)。薄片堆叠体或卷材的平均密度是一个有用的参数，其使得可对这两种类型的几何体进行对比。对于卷材的情形，用来计算平均密度的体积VB为
VB＝(3.14.(DB 2-(DB-2hB)2)/4).1B
在某些测试中，将长和宽约为1至3mm、厚度约为100μm的氮化铝颗粒引入薄片间。
测试中所采用的不同样品的特性示于下表1中。
表1 样品的特性
 
标号 类型 初始重量(g)  长LE或直径DB(mm)   宽1E或宽1B(mm)   薄片间使用AlN颗粒   平均密度(g/cm3)  密度的均匀性*
卷材1 卷材 2128 120 120 否 2.07 3
卷材2 卷材 2118 120 120 否 2.09 3
批1 堆叠体 266 295 205 否 0.35 2
批5 堆叠体 224 295 205 否 0.35 2
批9 堆叠体 267 295 205 否 0.35 1
批14 堆叠体 258 295 205 否 1.85 2
批15 堆叠体 265 295 205 是 1.52 3
卷材6 卷材 253 77 109 否 0.874 2
卷材9 卷材 295 73 260 否 0.61 2
卷材11 卷材 101 73 121 否 0.51 2
卷材13 卷材 511 93 240 是 1.057 2
卷材14 卷材 665 93 240 是 1.167 1
卷材16 卷材 470 93 240 是 1.035 2
 
卷材17 卷材 529 97 240 是 0.886 2
卷材18 卷材 677 102 240 是 0.897 1
卷材19 卷材 904 104 240 是 1.048 2
卷材20 卷材 616 99 240 是 0.879 1
卷材21 卷材 810 105 240 是 0.796 3
卷材22 卷材 560 93 240 是 1.145 2
卷材23 卷材 603 94 240 是 1.149 2
卷材24 卷材 807 100 240 是 0.979 2
卷材25 卷材 729 100 240 否 0.554 3
卷材28 卷材 748 105 240 是 0.793 2
卷材29 卷材 1628 122 240 是 0.964 3
卷材30 卷材 1230 116 240 是 0.885 3
卷材31 卷材 1024 11 240 是 0.834 3
卷材32 卷材 790 104 250 是 0.823 1
卷材33 卷材 886 104 240 是 1.027 3
卷材34 卷材 841 97 240 是 1.282 3
卷材36 卷材 798 98 240 是 1.203 3
卷材38 卷材 1079 123 240 是 0.633 3
卷材39 卷材 720 109 240 是 0.659 3
卷材40 卷材 957 110 240 是 0.847 2
卷材41 卷材 962 105 240 是 1.033 1
卷材42 卷材 968 101 240 是 1.247 1
*：1：低2：中等3：满意
将样品置于容量约1m3的炉中，炉内形成约10-2bar的真空度，然后在整个测试过程中向炉内引入约5Nm3/h的双氮气流。
测试了两种类型的热循环。
C1：阶段1：在0.5h至5h内加热至400℃，
阶段2：提高温度直至达到590-650℃的值。阶段2的持续时
间大于或等于2h。
阶段3：以60℃/h冷却。
C2：阶段1：在4-5h内加热至400℃，
阶段2：将温度保持在高于400℃且低于660℃持续6h。在
阶段2过程中，气氛的温度在温度为450-500℃的低点和温
度为550-650℃的高点之间摆动。摆动的次数等于3。
阶段3：以60℃/h冷却。
氮化率通过在测试之后对样品进行称重来确定。对称重获得的原始结果进行校正，一方面是考虑没有经过氮化的堆叠体和卷材的外表面，另一方面是在层间引入的AlN颗粒的重量，因为其不参与反应过程。所获得的结果示于表2中。
表2 所获得的氮化率
 
标号 热循环 平均密度(g/cm3) 氮化率(％)
卷材1 C1 2.07 10
卷材2 C1 2.09 0
批1 C1 0.35 19
批5 C1 0.35 21
批9 C1 0.35 5
批14 C2 1.85 34
批15 C2 1.52 70
卷材6 C2 0.874 80
卷材9 C2 0.61 54
卷材11 C2 0.51 48
卷材13 C2 1.057 96
卷材14 C2 1.167 80
卷材16 C2 1.035 90
卷材17 C2 0.886 88
卷材18 C2 0.897 86
卷材19 C2 1.048 90
卷材20 C2 0.879 86
卷材21 C2 0.796 96
卷材22 C2 1.145 95
卷材23 C2 1.149 95
卷材24 C1 0.979 97
 
卷材25 C1 0.554 100
卷材28 C1 0.793 83
卷材29 C1 0.964 100
卷材30 C1 0.885 100
卷材31 C1 0.834 98
卷材32 C1 0.823 83
卷材33 C1 1.027 100
卷材34 C1 1.282 96
卷材36 C1 1.203 100
卷材38 C1 0.633 94
卷材39 C1 0.659 88
卷材40 C1 0.847 91
卷材41 C1 1.033 80
卷材42 C1 1.247 78
图3示出了样品的平均密度和所获得的氮化率之间的关系。观察到了平均密度对氮化率的出乎意料的、非常清晰的影响。对于低于或等于0.4g/cm3或大于2g/cm3的平均密度，氮化率非常低。相反，当密度介于0.6至1.3g/cm3之间时，所获得的氮化率超过50％。
通过扫描式电子显微镜对所获得的氮化物进行了观察。在图5a中，观察了来自样品卷材22的AlN颗粒。颗粒厚度约400μm，并识别出5层厚度约为80μm的氮化铝。该结构图解于图5b中。
所获得的氮化物通过化学和X-射线衍射分析进行表征。
用样品卷材13和卷材9获得的氮化物的具体组成示于表3。
表3 获得的氮化铝的化学组成(重量％)
 
0 C Ca K Na Cu Si Mg
卷材13 1.5 0.02 0.005 - - 0.003 <0.001 <0.001
卷材9 2.3 0.04 0.003 0.003 0.004 0.003 0.004 0.001
样品卷材13的衍射谱图示于图4。
实施例3
研磨样品卷材30、卷材31和卷材33以获得尺寸小于1cm的氮化物碎片。然后将这些碎片在罐和球由陶瓷(氧化锆、氧化铝)制成的球磨机中研磨。将碎片减小到粉末状，以获得31μm的中值粒径D50及D90＝132μm。然后将来自于球磨机中的粉末在钢制的流化床气流粉碎机中进行微粉化。在研磨步骤过程中或在粉末的储存过程中对于所使用的气氛无需采取特别的防御措施。所获得的粉末的粒径分布示于图6中。该粉末的特征为D50值为0.56μm，D10值为0.26μm且D90值为3.47，D90/D10之比为4.6。
得到的微粉化粉末具有低于0.7μm的D50值，且D90/D10之比低于6，这显示出非常有利的细度和均匀度。
获得的微粉化粉末的组成示于表4中。
表4 获得的微粉化氮化铝的化学组成(重量％)
 
元素 0 C Ca Na Cu Si Mg Fe Cr Ni Zr
ppm 4.6 0.14 0.083 0.006 0.003 0.01 0.003 0.0063 0.0028 0.0025 0.0093

Claims (26)

1.一种制造氮化铝的方法，其中
(i)通过堆叠或卷绕制成一种多层结构，该多层结构包括N个由基于铝的轧制产品构成的层，之间被N-1个间隙分隔，N至少等于10，控制所述多层结构的平均密度使其处于0.4-2g/cm3，所述间隙是开放的，以使气体能够在所述间隙中循环，
(ii)将所述多层结构在含氮气氛下加热，加热过程的热循环包括至少一个这样的阶段，在该阶段中含氮气氛的温度被维持在400℃至660℃之间，并且在该过程中发生大部分的氮化。
2.权利要求1的方法，其中N至少等于50。
3.权利要求1或权利要求2的方法，其中所述多层结构通过堆叠具有基本相同尺寸的N层轧制产品获得，每一层与下一层分隔开控制的平均厚度的间隙。
4.权利要求1或权利要求2的方法，其中所述多层结构通过圆柱形卷绕具有基本恒定宽度的轧制产品而以卷材的形式获得，每一层由一圈构成，并与下一层分隔开控制的平均厚度的间隙。
5.权利要求3-4中任一项的方法，其中所述控制的平均厚度对于N-1个间隙是基本相同的。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述平均密度介于0.6g/cm3至1.8g/cm3之间，优选介于0.8g/cm3至1.4g/cm3之间。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述铝轧制产品的厚度为5至500μm，以使所述N个层基本完全地转化为氮化铝。
8.权利要求1-7中任一项方法，其中所述基于铝的轧制产品包括已经过蚀刻的基于铝的轧制产品。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其中所述平均密度通过向至少一个间隙中引入金属和/或陶瓷颗粒而控制。
10.权利要求9的方法，其中所述颗粒包括铝。
11.权利要求1-10中任一项的方法，其中所述含氮气氛包括双氮。
12.权利要求1-11中任一项的方法，其中所述含氮气氛被吹扫。
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中含氮气氛的温度在整个加热步骤过程中不超过660℃。
14.权利要求1-13中任一项的方法，其中含氮气氛的温度在加热步骤的至少一部分过程中在低点和高点之间摆动，其中所述低点的温度为400-550℃，所述高点的温度为550-660℃。
15.权利要求14的方法，其中所述摆动的次数至少等于3。
16.权利要求1-15中任一项的方法，其中气氛的温度通过一个控制回路利用所述多层结构的温度进行控制。
17.权利要求1-16中任一项的方法，其中使得可与层平行地通过所述多层结构的最小距离至少等于40mm。
18.权利要求1-17中任一项的方法，其中将获得的氮化铝进行研磨。
19.权利要求18的方法，其中研磨在干燥的惰性或还原性气氛下进行。
20.权利要求18或权利要求19的方法，其中所述研磨在三个连续步骤中进行：
(a)将获自权利要求1-17中任一项的方法的氮化铝粉碎以获得尺寸小于1cm的碎片，
(b)将所获得的碎片在球磨机中研磨以获得中值粒径小于500μm的粉末，
(c)将所获得的粉末在流化床气流粉碎机中进行微粉化。
21.权利要求1-20中任一项的方法，其中所述铝轧制产品含有铝，其铝含量大于99.9重量％。
22.可由权利要求1-17中任一项的方法获得的氮化铝薄片，特征在于，其微观结构为层状。
23.权利要求22的氮化铝薄片，其厚度至少等于1mm，其中所述层的厚度介于5至250μm之间。
24.可由权利要求18-19中任一项的方法获得的氮化铝粉末，包括微观结构为层状的颗粒，其中平均粒径介于50至500μm之间并且其中所述层的厚度介于5至250μm之间。
25.权利要求24的氮化铝粉末，其氧含量最多2重量％、优选最多1.5重量％，碳含量低于0.03重量％、优选低于0.02重量％，其他杂质的含量低于0.01重量％且优选低于0.005重量％。
26.可由权利要求20的方法获得的微粉化氮化铝粉末，特征在于，其中值粒径D50小于1μm、优选小于0.7μm，其D90/D10之比低于8，优选低于6。
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