CN105884372A - 有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法 - Google Patents

有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105884372A
CN105884372A CN201610225180.2A CN201610225180A CN105884372A CN 105884372 A CN105884372 A CN 105884372A CN 201610225180 A CN201610225180 A CN 201610225180A CN 105884372 A CN105884372 A CN 105884372A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
carbon
aln
powder body
xerogel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610225180.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105884372B (zh
Inventor
王浩
吴宇
杨小剑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201610225180.2A priority Critical patent/CN105884372B/zh
Publication of CN105884372A publication Critical patent/CN105884372A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105884372B publication Critical patent/CN105884372B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明是一种有机网络法合成AlN陶瓷粉体的方法，该方法采用碳热还原法制备氮化铝，包括铝/碳前驱体溶胶的制备、铝/碳干凝胶的制备、铝/碳干凝胶的热处理、球磨细化、氮化反应和除碳步骤，具体是：采用有机物聚乙烯醇为碳源，六水氯化铝为铝源，制备出均匀、稳定的铝/碳水性溶胶；对铝/碳水性溶胶进行氨水浸泡，洗涤，并对洗涤后产物进行微波干燥后，得到铝/碳干凝胶；对铝/碳干凝胶经过热处理、球磨细化等处理后，置于N2气氛炉中高温氮化并除碳，最终制备出分散性良好、粒径可控、杂质含量低的氮化铝粉体。本发明具有操作方便，生产效率高，无污染，以及节能等优点。

Description

有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法
技术领域
本发明涉及陶瓷粉体材料领域，具体涉及一种AlN陶瓷粉体的有机网络制备方法。
背景技术
氮化铝(AlN)具有优异的导热性能(理论热导率为320W/(m·K))，实际值可达260W/(m·K)为氧化铝陶瓷的10～15倍)，具有低的相对介电常数、可靠的电绝缘性、耐高温、耐腐蚀、无毒、良好的力学性能以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良性能，与硅和砷化镓等芯片材料相匹配的热膨胀系数、无毒、绝缘等一系列优异性能，被认为是新一代高性能陶瓷基片﹑电子封装等散热器件的首选材料，在许多高技术领域的应用越来越广泛，尤其是在集成电路基片和电子封装材料以及微波吸收材料等方面的应用前景广阔。目前有关AlN陶瓷粉体制备方法的研究如下：
秦明礼等在高温氮气中，以铝粉直接与氮气发生化合反应生成AlN粉末，反应温度一般在800～1200℃的范围内，铝粉直接氮化法的优点是原料丰富，工艺简单，适宜大规模生产。目前己应用于工业生产。但是该方法存在明显不足，首先，金属铝在660℃时开始熔化，但是在大约700℃才开始与氮气进行反应，因此铝粉在合成温度时己经熔化，这造成氮气扩散困难，难以和铝粉充分进行反应。随着反应的进一步进行，铝粉颗粒表面氮化后形成的AlN层也会阻碍氮气向颗粒中心的扩散。以上两点原因造成铝粉转化率低，产品质量差。另外，由于铝粉的氮化反应为强放热反应，反应过程不易控制，放出的大量热量易使铝自烧结，形成团聚。为了提高转化率和防止粉末团聚，反应产物往往需要多次粉碎处理和氮化，这样延长了工艺周期，提高了生产成本，而且球磨粉碎过程中易带入杂质，影响AlN粉末的纯度。因此，铝粉直接氮化法难以制备出高纯度、细粒度的粉末。正因为传统的直接氮化法制备的AlN粉末颗粒不均匀、粒径较粗、纯度不高，无法满足制备高性能AlN陶瓷对原料粉末的要求，近年来已较少见到相应的工艺方面的报道，研究方向主要转移到如何提高铝粉的氮化速率和转化率以及消除AlN粉末的团聚等方面。(秦明礼.AlN粉末的制备、低温烧结及其注射成形技术研究[D].中南大学粉末冶金研究所.2002,10:67～69.)
王琦等以蔗糖和氧化铝为原料，通过碳热还原法直接制备了球形度高、粒径分布范围窄的氮化铝粉体，并系统研究了添加剂种类、反应温度、氮气压力等因素对最终氮化率和粉体形貌的影响。研究结果表明高的氮气压力、高的反应温度、CaF2-Y203复合添加剂的使用有利于大粒径、球形度高的氮化铝粉体的形成。(王琦，葛一瑶，谢志鹏.以蔴糖为原料制备球形氮化铝粉体的研究[R].清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京.100084P.R)
以铝粉和氟化铵为原料，按质量比4∶1进行混合，加入1wt％Y2O3添加剂，在小于2.5Mpa的氮气气氛条件下进行了AlN粉体的自蔓延燃烧合成，讨论了添加剂、燃烧温度等因素对合成粉体性能的影响。(崔珊,王芬.S小时S法制备高性能Y2O3掺杂AlN陶瓷粉体[J].中国陶瓷.2008,44(2):32～37)
用高能球磨的方法对反应物料进行预处理，利用球磨机械力的活化效应获得高活性的粉料，可以降低后续反应所需的温度，这使得碳热还原反应法制备氮化铝具有更大的优势，但高能球磨的促进机制主要是球磨导致氧化铝粉体的不断细化，并形成大量的晶格畸变，降低了后续的反应能垒。但是普通高能球磨只有单一的机械能输入，因此普通球磨活化粉体所需时间较长，活化程度有限。(张宝剑,等.高能球磨制备氮化铝粉体的研究进展[J].材料导报.2014,28(23):403～404.)
采用溶剂热合成方法，以二甲苯为溶剂，无水氯化铝和叠氮化钠为原料，在200℃下，合成了AlN前驱物，所得前驱物经氮气保护气氛下的热处理工艺，制备得到了具有六方结构的氮化铝纳米粉体。(王杰.溶剂热合成纳米AlN陶瓷粉体及其表征[D].河南理工大学.2011,6:29～31)
上述几种方法中，铝粉直接氮化法存在铝粉转化率低，产品质量差、反应过程不易控制，放出的大量热量易使铝自烧结，形成团聚等问题，自蔓延燃烧合成法合成的氮化铝粉体形貌不规则，颗粒较大，而且纯度低。高能球磨的方法在制备的过程中易形成大量的晶格畸变，降低了后续的反应能垒，但活化粉体所需时间较长，产量有限。溶剂热合成法容易受到空气的水和氧的影响，且有机溶剂的使用对环境带来较大的影响，不宜于规模化工业生产。而上述的碳热还原法存在生产成本高，纯度不够高等缺点。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：鉴于现有技术所存在的缺限和不足，提供一种原料来源广泛，制备成本低廉，工艺流程简单无污染，获得分散性良好、粒径可控、杂质含量低AlN粉体的方法，且适宜工业化大规模生产。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，该方法包括以下的步骤：
(1)铝/碳前驱体溶胶的制备：
称取六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)，配成1mol/L水溶液；将聚乙烯醇(PVA)加入AlCl3溶液中，加热至80～90℃，搅拌2～3小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液；
(2)铝/碳干凝胶的制备：
向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比1％～2％的戊二醛搅拌均匀，并在25～60℃水浴加热20～30分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶置于体积浓度10％的氨水中浸泡2～4小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶；
(3)铝/碳干凝胶的热处理：
将制得的多孔状铝/碳干凝胶放入烘箱中，温度设置为200～250℃，加热处理2～4小时，得到黑色的铝/碳复合粉体；
(4)球磨细化：
将热处理后的铝碳复合粉体进行球磨，得到细化后的铝/碳复合粉体；
(5)氮化反应：
将细化后的铝/碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，氮化温度为1400～1500℃，并保温3～5小时后，在N2气氛中缓慢冷却，得到粒度均匀的含碳AlN粉体；
(6)除碳：
将冷却后的含碳AlN粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度细小、分散均匀的AlN粉体。
上述步骤(1)中，所述有机物聚乙烯醇为碳源，六水氯化铝晶体为铝源，二者质量配比为(10～12)：5。
上述步骤(1)中，采用重均分子量为1500的聚乙烯醇。
上述步骤(2)中，采用质量百分数为25％的戊二醛。
上述步骤(5)中，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1400～1500℃。
本发明制备的AlN陶瓷粉体粒度为0.63～3.67μm，纯度为99.8％。
本发明的基本机理为：六水氯化铝(AlCl3·6H2O)溶于水形成酸性的氯化铝水溶液，同时聚乙烯醇加热在水中溶解溶胀而形成有机网络，Al3+被均匀地分散在有机网络微区内，形成铝/碳有机前驱体溶液；在酸性的铝/碳有机前驱体溶液中滴加适量交联剂戊二醛，戊二醛与聚乙烯醇产生交联反应，提高聚乙烯醇有机网络结构与稳定性，从而形成结构均匀稳定的铝/碳有机凝胶；将该凝胶浸泡在氨水中，氨水中的OH-扩散渗透进入有机网络微区中与氯化铝形成高度分散不溶性的氢氧化铝，通过用蒸馏水清洗与微波干燥加热处理，有机凝胶快速脱水，避免了氢氧化铝之间的团聚，得到铝/碳多孔干凝胶；再对铝/碳多孔干凝胶进行热处理、球磨细化等处理后，置于N2气氛炉中高温氮化并除碳，最终制备出分散性良好、粒径可控、杂质含量低的氮化铝粉体。
本发明与现有AlN粉体制备技术相比具有以下的主要优点：
1、原料来源广泛，制备工艺、设备简单，且操作方便，生产效率高，无污染。
2、传统碳热还原法制备AlN粉体需要在1550～1800℃高温下进行反应，本发明方法可在1400～1500℃下合成AlN粉体，降低了对生产设备的要求，并节省能耗。
3、采用微波干燥的方式，微波加热能够快速脱去自由水，使得凝胶多孔，球磨后比表面积达320～500m2/g，有助于提高在高温氮化时的转化率。
4、实现了铝源和碳源在纳米级别上的均匀混合；合成的粉体中值粒径2.27μm，粒径范围0.63～3.67μm，纯度可达99.8％。
附图说明
图1是本发明实施例1所制备的AlN陶瓷粉体的XRD图谱。(a：制得AlN粉体；b：AlN标准图谱)
图2是本发明实施例1所制备的AlN陶瓷粉体的扫描电镜照片(×10000)。
图3是本发明实施例1所制备的AlN陶瓷粉体的粒径分布图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
实施例1：
1、铝/碳前驱体溶胶的制备：按照六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)、聚乙烯醇(重均分子量1500)的质量配比为10：5，称取六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)50g，配成1mol/L水溶液；将25g聚乙烯醇加入所述水溶液中，加热至80℃，搅拌2小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液。
2、向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比2％戊二醛(戊二醛质量百分数为25％)搅拌均匀，并在60℃水浴加热30分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶置于体积浓度为10％的氨水中浸泡3小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶。
3、将制得的多孔状铝/碳干凝胶放入烘箱中，温度设置为250℃，加热处理4小时，得到黑色的铝/碳复合粉体。
4、球磨细化：将热处理后的铝/碳复合粉体置于行星式球磨机中，球磨时间1小时，得到细化后粒度为10～25μm的铝/碳复合粉体。
5、氮化反应：将细化后的铝碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1500℃，并保温5小时，在N2气氛中缓慢冷却，得到含碳的AlN粉体。
6、除碳：将冷却后的粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度均匀的AlN粉体。
实施例2：
1、铝/碳前驱体溶胶的制备：按照六水氯化铝固体(AlCl3·6H2O)、聚乙烯醇(重均分子量1500)的质量配比为11.5：5，称取六水氯化铝固体(AlCl3·6H2O)46g，配成1mol/L水溶液；将20g聚乙烯醇加入氯化铝溶液中，加热至85℃，搅拌2小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液。
2、向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比1.5％戊二醛(戊二醛质量百分数为25％)搅拌均匀，并在40℃水浴加热20分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶浸泡于体积浓度10％的氨水中3小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶。
3、铝/碳干凝胶的热处理
将制得的多孔状铝/碳干凝胶烘箱中，温度设置为250℃，加热处理3小时，得到黑色的铝/碳复合粉体。
4、球磨细化：将热处理后的铝碳复合粉体置于行星式球磨机中，球磨时间1小时，得到细化后的铝/碳复合粉体。
5、氮化反应：将细化后的铝碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1500℃，并保温3小时，在N2气氛中缓慢冷却，得到含碳的AlN粉体。
6、除碳：将冷却后的粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度均匀的AlN粉体。
实施例3：
1、铝/碳前驱体溶胶的制备：按照六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)、聚乙烯醇(重均分子量1500)的质量配比为10.5：5，称取六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)42g，配成1mol/L水溶液；将20g聚乙烯醇加入AlCl3溶液中，加热至85℃，搅拌2小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成分散均匀的铝/碳有机前驱体溶液。
2、向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比2％的戊二醛(戊二醛质量百分数为25％)搅拌均匀，并在45℃水浴加热20分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶浸泡于浓度体积10％的氨水中2小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶。
3、铝/碳干凝胶的热处理
将制得的多孔状铝/碳干凝胶烘箱中，温度设置为250℃，加热处理2小时，得到黑色的铝碳复合粉体。
4、球磨细化：将热处理后的铝碳复合粉体置于行星式球磨细化机中，球磨时间1小时，得到细化后的铝碳复合粉体。
5、氮化反应：将细化后的铝碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入纯N2，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1450℃，并保温3小时，在N2气氛中缓慢冷却，得到含碳的AlN粉体。
6、除碳：将冷却后的粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度均匀的AlN粉体。
实施例4：
1、铝/碳前驱体溶胶的制备：按照六水氯化铝固体(AlCl3·6H2O)、聚乙烯醇(重均分子量1500)的质量配比为11：5，称取六水氯化铝固体(AlCl3·6H2O)55g，配成1mol/L水溶液；将25g聚乙烯醇加入氯化铝溶液中，加热至90℃，搅拌3小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液。
2、向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比1.8％的戊二醛(戊二醛质量百分数为25％)搅拌均匀，并在50℃水浴加热20分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶浸泡于体积浓度10％氨水中2小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶。
3、铝/碳干凝胶的热处理
将制得的多孔状铝/碳干凝胶烘箱中，温度设置为250℃，加热处理2小时，得到黑色的铝碳复合粉体。
4、球磨细化：热处理后的铝碳复合粉体置于行星式球磨细化机中，球磨时间1小时，得到细化后的铝碳复合粉体。
5、氮化反应：将细化后的铝碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1400℃，并保温3小时，在N2气氛中缓慢冷却，得到含碳的AlN粉体。
6、除碳：将冷却后的粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度均匀的AlN粉体。
实施例5：
1、铝/碳前驱体溶胶的制备：按照六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)、聚乙烯醇(重均分子量1500)的质量配比为10：5，称取六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)40g，配成1mol/L水溶液；将20g聚乙烯醇加入氯化铝溶液中，加热至90℃，搅拌2小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液。
2、向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比2％戊二醛(戊二醛质量百分数为25％)搅拌均匀，并在60℃水浴加热20分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶浸泡于体积浓度10％的氨水中4小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶。
3、铝/碳干凝胶的热处理
将制得的多孔状铝/碳干凝胶烘箱中，温度设置为250℃，加热处理3小时，得到黑色的铝碳复合粉体。
4、球磨细化：热处理后的碳复合粉体置于行星式球磨机中，球磨时间1小时，得到细化后的铝碳复合粉体。
5、氮化反应：将细化后的铝碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1400℃，并保温5小时，在N2气氛中缓慢冷却，得到含碳的AlN粉体。
6、除碳：将冷却后的粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度均匀的AlN粉体。
实施例6：
1、铝/碳前驱体溶胶的制备：按照六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)、聚乙烯醇(重均分子量1500)的质量配比为12：5，称取六水氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)60g，配成1mol/L水溶液；将25g聚乙烯醇加入氯化铝溶液中，加热至90℃，搅拌2小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液。
2、向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比1.2％戊二醛(戊二醛质量百分数为25％)搅拌均匀，并在60℃水浴加热30分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶浸泡于体积浓度10％的氨水中4小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶。
3、铝/碳干凝胶的热处理
将制得的多孔状铝/碳干凝胶烘箱中，温度设置为250℃，加热处理3小时，得到黑色的铝碳复合粉体。
4、球磨细化：将热处理后的碳复合粉体置于行星式球磨机中，球磨时间1小时，得到细化后的铝碳复合粉体。
5、氮化反应：将细化后的铝碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1450℃，并保温4小时，在N2气氛中缓慢冷却，得到含碳的AlN粉体。
6、除碳：将冷却后的粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度均匀的AlN粉体。

Claims (6)

1.一种有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，其特征在于采用包括以下的步骤方法：
(1)铝/碳前驱体溶胶的制备：
称取六水氯化铝晶体，配成1mol/L水溶液；将聚乙烯醇(PVA)加入AlCl3溶液中，加热至80～90℃，搅拌2～3小时，使聚乙烯醇完全溶解，形成均匀铝/碳有机前驱体溶液；
(2)铝/碳干凝胶的制备：
向铝/碳有机前驱体溶液中滴加体积比1％～2％的戊二醛搅拌均匀，并在25～60℃水浴加热20～30分钟，形成铝/碳有机凝胶；再将凝胶置于体积浓度10％的氨水中浸泡2～4小时，进行中和反应；用蒸馏水洗涤中和反应后的铝/碳有机凝胶至中性，置于微波炉中加热进行脱水处理10分钟，制得多孔状铝/碳干凝胶；
(3)铝/碳干凝胶的热处理：
将制得的多孔状铝/碳干凝胶放入烘箱中，温度设置为200～250℃，加热处理2～4小时，得到黑色的铝/碳复合粉体；
(4)球磨细化：
将热处理后的铝碳复合粉体进行球磨，得到细化后的铝/碳复合粉体；
(5)氮化反应：
将细化后的铝/碳复合粉体置于石墨坩埚，放入气氛炉中，缓慢通入高纯N2，氮化温度为1400～1500℃，并保温3～5小时后，在N2气氛中缓慢冷却，得到粒度均匀的含碳AlN粉体；
(6)除碳：
将冷却后的含碳AlN粉体置于马弗炉中，700℃下保温2小时除去残留碳，得到粒度细小、分散均匀的AlN粉体。
2.根据权利要求1所述的有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，其特征在于步骤(1)中，所述有机物聚乙烯醇为碳源，六水氯化铝晶体为铝源，二者质量配比为(10～12)：5。
3.根据权利要求1所述的有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，其特征在于步骤(1)中，采用重均分子量为1500的聚乙烯醇。
4.根据权利要求1所述的有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，其特征在于步骤(2)中，采用质量百分数为25％的戊二醛。
5.根据权利要求1所述的有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，其特征在于步骤(5)中，按升温速率5℃/min升温至氮化温度1400～1500℃。
6.根据权利要求1所述的有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法，其特征在于该方法制备的AlN陶瓷粉体粒度为0.63～3.67μm，纯度为99.8％。
CN201610225180.2A 2016-04-12 2016-04-12 有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法 Expired - Fee Related CN105884372B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610225180.2A CN105884372B (zh) 2016-04-12 2016-04-12 有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610225180.2A CN105884372B (zh) 2016-04-12 2016-04-12 有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105884372A true CN105884372A (zh) 2016-08-24
CN105884372B CN105884372B (zh) 2018-11-13

Family

ID=57013587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610225180.2A Expired - Fee Related CN105884372B (zh) 2016-04-12 2016-04-12 有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105884372B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108083814A (zh) * 2017-11-22 2018-05-29 纳琳威纳米科技南通有限公司 一种高导热绝缘纳米陶瓷粉体的制备方法和用途
CN110104620A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 安徽壹石通材料科技股份有限公司 一种利用溶胶-凝胶法制备氮化铝纳米粉体的方法
CN113248262A (zh) * 2021-06-01 2021-08-13 中国矿业大学 一种氮化铝多孔结构体的制备方法与应用
CN116396082A (zh) * 2023-05-24 2023-07-07 郑州大学 一种氮化铝粉体的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60176910A (ja) * 1984-02-22 1985-09-11 Tokuyama Soda Co Ltd 窒化アルミニウム粉末の製造方法
EP0271353A2 (en) * 1986-12-11 1988-06-15 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Aluminum nitride products and processes for the production thereof
CN1085187A (zh) * 1993-07-20 1994-04-13 浙江大学 纳米级α-三氧化二铝颗粒的制备方法
CN1631772A (zh) * 2004-12-28 2005-06-29 中国铝业股份有限公司 一种碳热还原法制备氮化铝粉体的方法
CN101429031A (zh) * 2008-12-11 2009-05-13 沈阳大学 一种高纯超细氮化铝陶瓷粉体的高分子网络制备方法
CN101973532A (zh) * 2010-09-30 2011-02-16 中国计量学院 一种纳米氮化铝粉体的制备方法
CN104402452A (zh) * 2014-10-31 2015-03-11 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种氮化铝陶瓷粉体的制备方法
CN104945024A (zh) * 2015-05-28 2015-09-30 浙江大学 一种新型氮化铝微球粉体的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60176910A (ja) * 1984-02-22 1985-09-11 Tokuyama Soda Co Ltd 窒化アルミニウム粉末の製造方法
EP0271353A2 (en) * 1986-12-11 1988-06-15 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Aluminum nitride products and processes for the production thereof
CN1085187A (zh) * 1993-07-20 1994-04-13 浙江大学 纳米级α-三氧化二铝颗粒的制备方法
CN1631772A (zh) * 2004-12-28 2005-06-29 中国铝业股份有限公司 一种碳热还原法制备氮化铝粉体的方法
CN101429031A (zh) * 2008-12-11 2009-05-13 沈阳大学 一种高纯超细氮化铝陶瓷粉体的高分子网络制备方法
CN101973532A (zh) * 2010-09-30 2011-02-16 中国计量学院 一种纳米氮化铝粉体的制备方法
CN104402452A (zh) * 2014-10-31 2015-03-11 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种氮化铝陶瓷粉体的制备方法
CN104945024A (zh) * 2015-05-28 2015-09-30 浙江大学 一种新型氮化铝微球粉体的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
匡加才: "不同铝源对碳热还原法合成氮化铝粉末的影响", 《宇航材料工艺》 *
孟志民: "AlON透明陶瓷粉末制备及其密实化研究", 《中国学位论文全文数据库》 *
宋英等: "高分子网络凝胶法研究进展", 《稀有金属材料与工程》 *
马艳红: "溶胶-凝胶法制备氮化铝粉体", 《真空电子技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108083814A (zh) * 2017-11-22 2018-05-29 纳琳威纳米科技南通有限公司 一种高导热绝缘纳米陶瓷粉体的制备方法和用途
CN110104620A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 安徽壹石通材料科技股份有限公司 一种利用溶胶-凝胶法制备氮化铝纳米粉体的方法
CN113248262A (zh) * 2021-06-01 2021-08-13 中国矿业大学 一种氮化铝多孔结构体的制备方法与应用
CN116396082A (zh) * 2023-05-24 2023-07-07 郑州大学 一种氮化铝粉体的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105884372B (zh) 2018-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6639733B2 (ja) 球状の窒化アルミニウム粉末を製造するための方法
CN105884372A (zh) 有机网络法合成AlN陶瓷粉体方法
CN108840683B (zh) 用于制备氮化锆陶瓷微球的工艺及氮化锆陶瓷微球
CN106634863A (zh) 一种石墨烯基硅胶导热垫片及其制备方法
CN108383530B (zh) 一种ZrB2-SiC陶瓷复合粉体的前驱体转化法制备工艺
CN106216705A (zh) 一种3d打印用细颗粒单质球形金属粉末的制备方法
CN103979507A (zh) 一种利用高气压和氟化物添加剂辅助制备球形氮化铝粉体的方法
CN101525238B (zh) 一种低氧含量球形氮化铝粉体的制备方法
CN101973534A (zh) 一种制备氮化铝陶瓷粉末的方法
CN112010361A (zh) 一种利用金属有机框架合成多种形貌的杂原子掺杂的硫化镍的制备方法
CN111825093B (zh) 一种SiC纳米粉体颗粒的制备方法
CN103740366A (zh) 类面包圈形CaMoO4及Eu3+掺杂CaMoO4发光材料的制备方法
CN104725049A (zh) 一种氮化铝/氮化硼复合陶瓷粉末的制备方法
CN104961137A (zh) 一种纳米碱土金属硼化物的制备方法
CN101723684A (zh) 一种低氧含量球形氮化铝粉体的制备方法
CN102153144B (zh) 一种铁铝酸钙的制备方法
CN113292053B (zh) 一种基于聚合物分散剂的碳热还原法制备高分散性氮化铝粉体工艺
TWI646045B (zh) 一種製備球形氮化矽粉體的方法
Wang et al. Carbothermal synthesis of approximately spherical Si3N4 particles with homogeneous size distribution
CN111847403B (zh) 一种氮化铝粉体的制备方法
CN115367717A (zh) 一种低团聚氮化铝粉体的制备方法
CN103265060A (zh) 一种单分散六方相氟化钇钠介观晶体颗粒的制备方法
CN108039484A (zh) 海绵状硅粉及其制备方法以及锂离子电池
CN114655938B (zh) 一种球形氮化铝造粒粉及填料粉的制备方法
CN116216661A (zh) 一种六方氮化硼纳米片及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181113

Termination date: 20200412

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee