CN115744947A - 一种高导热氧化铝制备方法 - Google Patents

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和逸飞
刘钢湘
冯建伟
罗春
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Abstract

本发明公开了一种高导热氧化铝制备方法,涉及化合物及其组合物、生产制造的其它产品技术领域,旨在解决现有的氧化铝吸油率较高、导热率较低的技术问题,采用的技术方案是,按照1:1的比例称取矿化剂和铝源化合物,用球磨机研磨至粒度中位粒径10‑30um,制得混合物A;将混合物A与铝源化合物进行混合研磨,保证矿化剂添加比例0.5‑10%,制得混合物B;将混合物B盛入容器,将容器装入高温窑炉;通过低温保温及高温烧结,制得混合物C;将混合物C从容器中取出,并剔除表面粘接的容器碎片,投入球磨机进行研磨,研磨到解离度98%以上,在工艺中,使用了两种或多种矿化剂,有利于氧化铝在重结晶过程中结晶速度的各向同性,从而提高球形度。

Description

一种高导热氧化铝制备方法
技术领域
本发明涉及化合物及其组合物、生产制造的其它产品技术领域,具体为一种高导热氧化铝制备方法。
背景技术
α-氧化铝因其性质稳定、原料易得、成本低廉、吸油率低、导热率适中等特点,广泛应用于导热硅胶、导热硅脂、导热凝胶等导热材料,该系列材料成为电子电气、新能源汽车、LED灯发展不可或缺的一部分。
随着电子元器件功率和集成度的不断提高,发热功率也同步增加,从而对导热材料的要求也越来越高,传统α-氧化铝原晶粒径一般在5-10um,最多也在40um左右,因其粒度小、比表面积大、形貌不规则,无法实现在有机物中的高填充率,从而制约着导热率的升高。
基于导热率进一步提高的要求,球形氧化铝应运而生。球形氧化铝以工业氧化铝为原料,喷入高温热场,使氧化铝表面瞬间融化成液体,在表面张力的作用下形成球形,再通过急剧冷却,形成球形氧化铝。该工艺生产的球形氧化铝球形度高,流动性好,能实现较高的填充率;但工业氧化铝属于γ相,导热率低于α相的氧化铝,而γ相氧化铝无法在瞬间的加热条件下转化成α相,因此球形氧化铝颗粒本身受相态的影响,导热率偏低;另一方面,工业氧化铝是由工业氢氧化铝经高温脱除结晶水的产物,颗粒呈内部多孔的多晶体的结构,进一步影响了单个颗粒的导热率。
在导热材料的生产过程中,往往需要用不同的粉体进行复配,以提高粉体的堆比重,增加粉体的添加比例,在有机体系中形成更多的导热通道,最终达成提高导热率的目的。实践经验表明,粉体复配中,5-6um的粉体应用得最多,目前市场上该类型的粉体,吸油率一般都在12-15g/100g-DOP(邻苯二甲酸二辛酯)的水平,究其原因主要在于粉体球形度差,表面结晶不完善,粒度分布不合理所致。
因此,降低单一粉体的吸油率,是降低复配粉体吸油率的主要途径,开发低吸油率、高导热氧化铝粉体是促进导热材料发展的重要方向。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题,本发明公开了一种高导热氧化铝制备方法,采用的技术方案是,包括以下步骤:
步骤1,选取铝源化合物和矿化剂;
步骤2,称取矿化剂和铝源化合物,用球磨机研磨,制得混合物A;
步骤3,将混合物A与铝源化合物进行混合研磨,制得混合物B;
步骤4,将混合物B盛入容器,将容器装入高温窑炉;
步骤5,先对高温窑炉进行升温,升温至T1摄氏度,保温4-10小时,再对高温窑炉进行升温,升温至T2摄氏度,保温10-20小时,随后进行冷却降温,
冷却到接近常温时出窑,制得混合物C;
步骤6,将混合物C从容器中取出,并剔除表面粘接的容器碎片,投入球磨机进行研磨,通过低温保温烧结工艺,有利于形成较多晶核,为下阶段高温烧结提供晶种,促进单晶颗粒的长大。
作为本发明的一种优选技术方案,所述铝源化合物采用工业氧化铝、γ-氧化铝、δ-氧化铝、η-氧化铝、θ-氧化铝、κ-氧化铝中的两种或多种。
作为本发明的一种优选技术方案,所述矿化剂采用氟化物、硼化物、磷化物中的两种或多种;所述氟化物采用NH4F、NaF、KF、AlF3、LiF、CaF2、HF、ZnF2;所述硼化物采用硼酸、硼酸钠、硼酸铝;所述磷化物采用磷酸、磷酸钠、磷酸铝。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤2中,按照1:1的比例称取矿化剂和铝源化合物,用球磨机研磨至粒度中位粒径10-30um,该工艺通过对原料及矿化剂的研磨,并达到30um左右,降低了原料粒度,提高了矿化剂混合均匀性,从而提高了产品的均匀性。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤3中,矿化剂添加比例0.5-10%。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤5中,所述步骤5中,按照1-2℃/min的升温速度升温至T1摄氏度,T1摄氏度为1200℃
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤5中,按照0.5-1.5℃/min的速度升温至T2摄氏度,T2摄氏度为1580-1680℃。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤5中,按照0.5-1.5℃/min的速度升温至T2摄氏度,T2摄氏度为1450-1500℃。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤5中,冷却降温的速度小于4℃/min。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤6中,研磨到解离度98%以上,通过低温保温烧结工艺,有利于形成较多晶核,为下阶段高温烧结提供晶种,促进单晶颗粒的长大。
本发明的有益效果:本发明在工艺中,使用了两种或多种矿化剂,有利于氧化铝在重结晶过程中结晶速度的各向同性,从而提高球形度;该工艺通过对原料及矿化剂的研磨,并达到30um左右,降低了原料粒度,提高了矿化剂混合均匀性,从而提高了产品的均匀性;通过低温保温烧结工艺,有利于形成较多晶核,为下阶段高温烧结提供晶种,促进单晶颗粒的长大。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种高导热氧化铝制备方法,采用的技术方案是,包括以下步骤:
步骤1,取250g工业氧化铝,硼酸100g,氟化钙50g,氟化铝50g,氯化铵25g,磷酸铝25g,装入快速研磨机研磨10分钟,研磨后粒度10um,制得混合物A;
步骤2,称取421g混合物A与4000g工业氧化铝混合,矿化剂比例5%,将二者装入球磨机研磨4小时,检测粒度28um,制得混合物B;
步骤3,将混合物B装入1升的坩埚,再装入梭式窑,按照1.5℃/min的升温速度升温至1200℃,保温8小时,再按照1℃/mim的速度升温至1650℃保温15小时,随后进行自然冷却降温,制得混合物C;
步骤4,将混合物C从坩埚中取出,用球磨机研磨4小时,检测粒度65um。通过本实施例的制备方法,制备出一种大原晶高导热α-氧化铝,通过对原料及矿化剂的研磨,并达到30um左右,降低了原料粒度,提高了矿化剂混合均匀性,从而提高了产品的均匀性,并通过低温保温烧结工艺,有利于形成较多晶核,为下阶段高温烧结提供晶种,促进单晶颗粒的长大。
实施例2
本发明公开了一种高导热氧化铝制备方法,采用的技术方案是,包括以下步骤:
步骤1,取250g工业氧化铝,硼酸100g,氟化钙50g,氟化铝50g,氯化铵25g,磷酸铝25g,装入快速研磨机研磨10分钟,研磨后粒度10um,制得混合物A;
步骤2,称取200g混合物A与4000g工业氧化铝混合,矿化剂比例2%,将二者装入球磨机研磨4小时,检测粒度28um,制得混合物B;
步骤3,将混合物B装入匣钵,再装入隧道窑,按照1.5℃/min的升温速度升温至1200℃,保温4小时,再按照1℃/mim的速度升温至1450℃保温10小时,随后冷却降温,制得混合物C;
步骤4,将混合物C从匣钵中取出,用球磨机研磨4小时,检测粒度6um,吸油率10g/100g-DOP。
通过本实施例的制备方法,制备出一种低吸油值高导热α-氧化铝,使用了两种或多种矿化剂,有利于氧化铝在重结晶过程中结晶速度的各向同性,从而提高球形度。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化,而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,选取铝源化合物和矿化剂;
步骤2,称取矿化剂和铝源化合物,用球磨机研磨,制得混合物A;
步骤3,将混合物A与铝源化合物进行混合研磨,制得混合物B;
步骤4,将混合物B盛入容器,将容器装入高温窑炉;
步骤5,先对高温窑炉进行升温,升温至T1摄氏度,保温4-10小时,再对高温窑炉进行升温,升温至T2摄氏度,保温10-20小时,随后进行冷却降温,冷却到接近常温时出窑,制得混合物C;
步骤6,将混合物C从容器中取出,并剔除表面粘接的容器碎片,投入球磨机进行研磨。
2.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述铝源化合物采用工业氧化铝、γ-氧化铝、δ-氧化铝、η-氧化铝、θ-氧化铝、κ-氧化铝中的两种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述矿化剂采用氟化物、硼化物、磷化物中的两种或多种;所述氟化物采用NH4F、NaF、KF、AlF3、LiF、CaF2、HF、ZnF2;所述硼化物采用硼酸、硼酸钠、硼酸铝;所述磷化物采用磷酸、磷酸钠、磷酸铝。
4.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤2中,按照1:1的比例称取矿化剂和铝源化合物,用球磨机研磨至粒度中位粒径10-30um。
5.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤3中,矿化剂添加比例0.5-10%。
6.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤5中,按照1-2℃/min的升温速度升温至T1摄氏度,T1摄氏度为1200℃。
7.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤5中,按照0.5-1.5℃/min的速度升温至T2摄氏度,T2摄氏度为1580-1680℃。
8.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤5中,按照0.5-1.5℃/min的速度升温至T2摄氏度,T2摄氏度为1450-1500℃。
9.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤5中,冷却降温的速度小于4℃/min。
10.根据权利要求1所述的一种高导热氧化铝制备方法,其特征在于:所述步骤6中,研磨到解离度98%以上。
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