一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法及氮化铝粉末和应用技术

本发明专利技术涉及一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法及氮化铝粉末和应用，属于材料技术领域。一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法，包括：采用APS等离子喷枪对经过预处理的铝粉进行氮气送粉，氮气的气体流量为20±2L/min。该方法使得铝粉在等离子体的过程中，在氮气的环境中，Al的核电子膜层与N核电子膜层形成稳定的AlN化学键，形成AlN粉末。得到的AlN粉末粒度细、耐磨性好、强度高，具有较高的品质。该制备方法灵活性强，操控简便，可以实现产量化。

A method of preparing aluminium nitride powder by APS plasma and its application

The invention relates to a method for preparing aluminium nitride powder by APS plasma, aluminium nitride powder and its application, belonging to the technical field of materials. A method for preparing aluminium nitride powder by APS plasma spraying gun is described. The pretreated aluminium powder is fed with nitrogen gas with a flow rate of 20 +2L/min. In the process of plasma and in the nitrogen environment, the stable AlN chemical bond is formed between Al nuclear power electronic film and N nuclear power electronic film to form AlN powder. The obtained AlN powder has fine particle size, good wear resistance, high strength and high quality. The preparation method has strong flexibility, simple operation and can realize the production.

【技术实现步骤摘要】
一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法及氮化铝粉末和应用
本专利技术涉及材料
，且特别涉及一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法及氮化铝粉末和应用。
技术介绍
氮化铝是一种新型功能陶瓷材料，具有良好的热传导性能、可靠的电绝缘性能、较低的介电损耗、介电常数、良好的热膨胀系数、良好的耐腐蚀性，是高集成度半导体基片和电子器件封装的最佳材料之一，常温下氮化铝不会发生氧化反应，与水容易发生水解。总体来讲，国内的氮化铝粉末的研究与国家先进水平有很大差距，我国氮化铝产品的商业化起步晚，高质量的氮化铝产品还是依赖进口。因此，高质量的氮化铝对我国材料的发展具有重要的作用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的包括提供一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法，该方法简单，易于操作，可控性强，可实现产量化生产。本专利技术的目的还包括由上述APS等离子制备氮化铝粉末的方法制得的氮化铝粉末，该氮化铝粒度细、耐磨性好、强度高，品质高。本专利技术的目的还包括提供上述氮化铝粉末在制备电子器件中的应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法，包括：采用APS等离子喷枪对经过预处理的铝粉进行氮气送粉，氮气的气体流量为20±2L/min。本专利技术提出一种氮化铝粉末，由上述APS等离子制备氮化铝粉末的方法制备而成。本专利技术提出了上述氮化铝粉末在制备电子器件中的应用。本专利技术的有益效果包括：本专利技术采用APS等离子喷枪对铝粉在氮气的气体流量为20±2L/min的条件下进行氮气双送粉，使得铝粉在等离子体的过程中，在氮气的环境中，Al的核电子膜层与N核电子膜层形成稳定的AlN化学键，形成AlN粉末。得到的AlN粉末粒度细、耐磨性好、强度高，具有较高的品质。该制备方法灵活性强，操控简便，可以实现产量化。本专利技术提供的高质量的氮化铝粉末是高集成度半导体基片和电子器件封装的最佳材料之一，因此可以应用于制备电子器件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例铝粉变成氮化铝粉末的过程示意图；图2为本专利技术实施例APS等离子喷枪的氮化气氛的设定阶段；图3为本专利技术实施例充满氮气干锅桶示意图；图4为本专利技术实施例APS等离子制备氮化铝粉末的过程示意图；图5为未喷涂的Al板和喷涂氮化铝的Al板的表面形貌对比图；图6为未喷涂的Cu板和喷涂氮化铝的Cu板的表面形貌对比图；图7为未喷涂的316不锈钢板和喷涂氮化铝的316不锈钢板的表面形貌对比图；图8为未喷涂的45#钢板和喷涂氮化铝的45#钢板的表面形貌对比图；图9为未喷涂的WC涂层和喷涂氮化铝的WC涂层的表面形貌对比图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法及氮化铝粉末和应用进行具体说明。本专利技术提供了一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法，包括：采用APS等离子喷枪对经过预处理的铝粉进行氮气双送粉，氮气的气体流量为20±2L/min。请参照图1、图2、图3和图4，本专利技术采用APS等离子喷枪对铝粉进行氮气双送粉，使得铝粉在等离子体的过程中，在氮气的环境中，Al的核电子膜层与N核电子膜层形成稳定的AlN化学键，形成AlN粉末。得到的AlN粉末粒度细、耐磨性好、强度高，具有较高的品质。需要说明的是APS等离子喷枪为本
的通用设备，本专利技术对其不做限定。选取球形铝粉，优选地，球形铝粉的粒径为5～45μm。该粒径的球形铝粉经过APS等离子喷枪的喷涂后，得到粉体尺寸小、形貌均一性较好的粉末。可选的，球形铝粉的粒径为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm。为了保证铝粉在等离子喷涂过程中可以形成稳定的AlN粉末，在喷涂之前，对球形铝粉进行除湿预处理。在本专利技术的部分实施例中，在50～80℃的条件下对铝粉烘干20～40min。可选的，烘干温度为60℃、70℃。烘干时间为30min。将经过预处理的铝粉装入APS等离子喷枪的双送粉系统，将氮气瓶的送气管与APS等离子喷枪的喷枪口的小喷嘴连接，设定喷涂工艺后启弧，向充满氮气的干锅桶中送粉。在本专利技术的部分实施例中，通过氮气瓶输送氮气，并且氮气的纯度达到99.9％。使得喷枪工作时，在喷枪出口形成氮气保护层。经过专利技术人的实验研究，为了得到质量高的氮化铝粉体，气体流量控制在20±2L/min。经过专利技术人的实验研究，为了得到质量高的氮化铝粉体，喷涂工艺包括：电流：650±25A，电压：70～85V，氢气流量：9.5±1L/min，氩气流量：40±2L/min，喷距：110±5mm，送粉量：110±5g/min。进一步地，喷涂工艺还包括：走枪速度：10±2mm/sec。Al粉末在等离子体的过程中，Al的核电子膜层被高能量的等离子体击破，Al的核电子膜层形成的空位原子，在N2气氛的环境中，在等离子体的能量下，通过范德华力的作用，Al的核电子膜层与N核电子膜层形成稳定的AlN化学键，最后形成AlN粉末。需要注意的是，在等离子火焰流道充满氮气后，方可送粉。用充满氮气的干锅桶接喷出的氮化铝粉末，将氮化铝粉末用400～600目筛的筛子进行筛选，得到粒径细、均一的氮化铝粉末。对筛下物进行干燥处理，干燥后的氮化铝粉末的湿度为50度以下，用真空袋包装。在本专利技术的部分实施例中，干燥处理可以采用干燥箱。通过本专利技术提供的氮化铝粉末的制备方法得到的氮化铝粉末粒度细、耐磨性好、强度高、品质高。该制备方法灵活性强，操控简便，可以实现产量化。本专利技术提供的高质量的氮化铝粉末是高集成度半导体基片和电子器件封装的最佳材料之一，因此可以应用于制备电子器件。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种氮化铝粉末，主要通过以下方法制备：采用25μm的球形铝粉，经过除湿处理后，选择APS等离子喷枪，采用双送粉和双冷却装置进行氮气送粉，氮气的气体流量为20L/min。喷涂工艺包括：电流：650A，电压：80V，氢气流量：9.5L/min，氩气流量：40L/min，喷距：110mm，送粉量：110g/min。用充满氮气的干锅桶接喷出的氮化铝粉末，将氮化铝粉末用500目筛的筛子进行筛选，采用干燥箱做干燥处理，用真空袋包装。实施例2本实施例提供了一种氮化铝粉末，主要通过以下方法制备：采用5μm的球形铝粉，经过除湿处理后，选择APS等离子喷枪，采用双送粉和双冷却装置进行氮气送粉，氮气的气体流量为18L/min。喷涂工艺包括：电流：625A，电压：70V，氢气流量：8.5L/min，氩气流量：38L/min，喷距：105mm，送粉量：105g/min。用充满氮气的干锅桶接喷出的氮化铝粉末，将氮化铝粉末用600目筛的筛子进行筛选，采用干燥箱做干燥处理，用真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法，其特征在于，包括：采用APS等离子喷枪对经过预处理的铝粉进行氮气双送粉，所述氮气的气体流量为20±2L/min。

【技术特征摘要】
1.一种APS等离子制备氮化铝粉末的方法，其特征在于，包括：采用APS等离子喷枪对经过预处理的铝粉进行氮气双送粉，所述氮气的气体流量为20±2L/min。2.根据权利要求1所述的APS等离子制备氮化铝粉末的方法，其特征在于，所述铝粉的粒径为5～45μm，所述铝粉的形状为球形。3.根据权利要求1所述的APS等离子制备氮化铝粉末的方法，其特征在于，所述氮气送粉的方法包括：将经过预处理的所述铝粉装入所述APS等离子喷枪的送粉系统，将氮气瓶的送气管与所述APS等离子喷枪的喷枪口的小喷嘴连接，设定喷涂工艺后启弧，向充满氮气的干锅桶中送粉。4.根据权利要求3所述的APS等离子制备氮化铝粉末的方法，其特征在于，所述喷涂工艺包括：电流：650±25A，电压：70～85V，氢气流量：9.5±1L/min，氩气流量：40±2L/min，喷距：110±5mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕涛，朱晖朝，黄健，张忠诚，况敏，黄仁忠，刘加宋，张玉桧，王昊，
申请(专利权)人：广东省新材料研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44