中國粉體網訊
流延成型
氮化鋁粉體的成型工藝有多種，傳統(tǒng)的成型工藝諸如模壓，熱壓，等靜壓等均適用。由于氮化鋁粉體的親水性強，為了減少氮化鋁的氧化，成型過程中應盡量避免與水接觸。另外，據(jù)中國粉體網編輯了解，熱壓、等靜壓雖然適用于制備高性能的塊體氮化鋁瓷材料，但成本高、生產效率低，無法滿足電子工業(yè)對氮化鋁陶瓷基片用量日益增加的需求。為了解決這一問題，近年來人們研究采用流延法成型氮化鋁陶瓷基片。
流延法目前已成為電子工業(yè)用氮化鋁陶瓷的主要成型工藝。流延成型制備多層氮化鋁陶瓷的主要工藝是：將氮化鋁粉料、燒結助劑、粘結劑、溶劑混合均勻制成漿料，通過流延制成坯片，采用組合模沖成標準片，然后用程控沖床沖成通孔，用絲網印刷印制金屬圖形，將每一個具有功能圖形的生坯片疊加，層壓成多層陶瓷生坯片，在氮氣中約700℃排除粘結劑，然后在1800℃氮氣中進行共燒，電鍍后即形成多層氮化鋁陶瓷。
流延法制備氮化鋁陶瓷基板的性質與氮化鋁粉料的質量、流延參數(shù)、排膠制度和燒結制度等工藝關系密切。據(jù)中國粉體網編輯的學習了解，粗的氮化鋁粉料易于成型，但不宜形成高質量的基片，細氮化鋁粉料只有在嚴格控制流延參數(shù)的情況下方能成型，但成型的流延帶質量較好。排膠溫度和速度也需嚴格控制，溫度高和速度快將引起流延帶的嚴重開裂。燒成制度非常關鍵，它將決定基片的最終性能。
在生產過程中，通常對流延后的產品質量要求十分嚴格，因此必須要注意以下幾個關鍵點：刮刀的表面粗糙度、漿料槽液面高度、漿料的均勻性、流延厚度、制定并執(zhí)行最佳的干燥工藝等。
流延成型的體系據(jù)中國粉體網編輯了解有兩種，即有機流延體系和水基流延體系。有機流延體系所用到的添加劑的成分均有毒，對綠色生產提出了很大的挑戰(zhàn)。近年來，研究者一直致力于尋找添加劑毒性小的流延成型方法。郭堅等以無水乙醇和異丙醇為混合溶劑，利用流延成型制備AlN生坯，燒結后得到AlN陶瓷的熱導率為178 W/(m·K)。水基流延體系因為其綠色環(huán)保等特點，成為流延成型發(fā)展趨勢。但其在成型后需要對陶瓷生坯進行干燥，目前干燥技術還有待進一步完善。
相對而言，流延成型的生產效率高，產品質量高，但此種方法存在的局限性是只能成型簡單外形的陶瓷生坯，無法滿足復雜外形的陶瓷生坯成型要求。近年來，隨著微電子技術的飛速發(fā)展，大規(guī)模集成電路和大功率微波器件對高尺寸精度的異形封裝和散熱器件的需求正在每年成倍增加，因而需要越來越多的微型、復雜形狀高導熱AlN陶瓷零部件，但是傳統(tǒng)的加工方法很難制備出形狀和尺寸精度滿足需要的零部件。于是，另一種成型方法——粉末注射成型獲得越來越多的關注。
（圖片來源：MARUWA）
粉末注射成型
粉末注射成型是將現(xiàn)代塑料注射成型技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型近終形成型技術。據(jù)中國粉體網編輯了解，該技術的最大特點是可以直接制備出復雜形狀的零件，而且由于是流態(tài)充模，基本上沒有模壁摩擦，成型坯的密度均勻，尺寸精度高。因此，國際上普遍認為該技術的發(fā)展將會導致零部件成型與加工技術的一場革命，被譽為“21世紀的零部件成型技術”。
粘結劑是注射成型技術的核心，首先，粘結劑是粉末的載體，它在很大程度上決定喂料注射成型的流變性能和注射性能；其次，一種良好的粘結劑還必須具有維形作用，即保證樣品從注射完成到脫脂結束都能維持形狀而不發(fā)生變化。為了同時滿足上述要求，粘結劑一般由多種有機物組元組成。
據(jù)中國粉體網編輯了解，喂料體系的流變性能對注射成形起著至關重要的作用，優(yōu)良的喂料體系應該具備低粘度、高強度和良好的溫度穩(wěn)定性。在成型工藝工程中，既要使喂料具有良好的流動性，能完好地填充模具，同時也應有合適的粘度，避免兩相分離，溫度過高則容易引起粘結劑的分解，分解出的氣體易造成坯體內部氣孔；溫度過低則粘度過高，喂料流動性差，造成充模不完全。
注射壓力也對生坯質量有較大影響，壓力過低則不能完全排空模具型腔內的氣體，造成注射不飽滿，壓力過高則造成生坯應力較大，不易脫模以及脫模后應力的釋放造成坯體的變形及開裂。
注射速度也對坯體質量有較大影響，較低則喂料填充模具過慢，填充過程中冷卻后流動性降低，不能完整填充模具，注射速度過高則容易造成噴射及兩相分離，造成零件表面流紋痕。綜上所述，應綜合考慮并選擇適合的注射參數(shù)，制備出完好的氮化鋁陶瓷生坯。
參考來源：
秦明禮，等：高導熱氮化鋁陶瓷的粉末注射成形技術，北京科技大學材料科學與工程學院2009
魯慧峰，等：粉末注射成形制備氮化鋁陶瓷，北京科技大學材料科學與工程學院2013
高曉菊等：氮化鋁陶瓷生產關鍵技術研究現(xiàn)狀，中國兵器科學研究院寧波分院2011
呂帥帥，等：高導熱氮化鋁陶瓷制備技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，南通大學機械工程學院2018
劉志平，等：流延法制備氮化鋁陶瓷基板，天津大學先進陶瓷與加工技術教育部重點實驗室2007
（中國粉體網編輯整理/平安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除！
