陶瓷复合物及其制备方法技术

提供陶瓷复合物及其制备方法。陶瓷复合物的制备方法包括：混合铝渣及碳促进剂，以获得混合物；以及使混合物在氮气环境中且在等于或大于1600℃的温度下进行反应，以获得陶瓷复合物。其中，铝渣包括铝、氧、氮及镁。氧与铝的重量比值为0.6～2。氮与铝的重量比值为0.1～1.2。镁与铝的重量比值为0.04～0.2。其中，陶瓷复合物包括占陶瓷复合物的至少90wt％的氮化铝。物包括占陶瓷复合物的至少90wt％的氮化铝。物包括占陶瓷复合物的至少90wt％的氮化铝。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷复合物及其制备方法


[0001]本揭露是关于陶瓷复合物及其制备方法，特别是关于能够从铝渣转变为包括高含量的氮化铝的陶瓷复合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于铝(aluminum)的电子组态，因此铝属于活性较高的金属。所以在高温炼制金属铝时，金属铝十分容易被再次氧化，所以金属铝的一部分会被氧化为氧化铝。另外，由于炼制时的原料中通常还含有水及其他物质，所以金属铝亦可能反应为其他的铝化合物。
[0003]为了避免金属铝在高温环境下被再次氧化，在高温炼制制程中会加入许多盐类，进而使得盐类与金属铝进行反应，而产生比重较小所以能够浮在金属铝熔浆的表面上的含铝低熔点盐类。前述含铝低熔点盐类又称为铝渣(aluminum slag)或铝炉石。换句话说，能够形成用作保护层的铝渣于金属铝熔浆表面，以通过铝渣来隔绝金属铝熔浆与环境气体，而避免金属铝熔浆与环境气体产生反应。
[0004]待高温炼制金属铝制程完成之后，铝渣会被视为废弃物而移除并丢弃，而使得铝渣失去利用价值。在此情况中，除了造成因为铝的耗损而致使高温炼制金属铝制程的成本较高之外，还可能造成环境污染而耗费更多废弃物处理成本的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本揭露通过在高温及含氮环境下，将铝渣转变为具有高含量的氮化铝的陶瓷复合物。举例而言，陶瓷复合物可包括占陶瓷复合物至少90重量百分比(weight percentage，wt％)的氮化铝。因此，能够使得原先利用价值低且可能造成环境或人体危害的铝渣，成为能够应用于高导热材料、功率元件等高附加价值领域的陶瓷复合物。同时，本揭露的制备方法能够减少碳促进剂残留在陶瓷复合物中的残余量，还能够有效缩短反应时间，因此能够提供一种低成本且高品质的陶瓷复合物及其制备方法。
[0006]根据本揭露的一些实施例，提供陶瓷复合物的制备方法。陶瓷复合物的制备方法包括：混合铝渣及碳促进剂，以获得混合物；以及使混合物在氮气环境中且在等于或大于1600℃的温度下进行反应，以获得陶瓷复合物。其中，铝渣包括铝、氧、氮及镁。氧与铝的重量比值为0.6～2。氮与铝的重量比值为0.1～1.2。镁与铝的重量比值为0.04～0.2。其中，陶瓷复合物包括占陶瓷复合物的至少90wt％的氮化铝。
[0007]根据本揭露的一些实施例，提供陶瓷复合物。陶瓷复合物包括第一成分及第二成分。第一成分占陶瓷复合物的90wt％～99wt％。第一成分为氮化铝。第二成分占陶瓷复合物的1wt％～10wt％。第二成分包括镁、钙、硅或其组合。
[0008]本揭露的陶瓷复合物的制备方法可依照需求应用于含有不同组分的铝渣，并使得铝渣反应为陶瓷复合物。而为让本揭露的特征及优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0009]通过以下的详述配合所附附图，我们能更加理解本揭露实施例的观点。值得注意的是，根据工业上的标准惯例，一些部件(feature)可能没有按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，不同部件的尺寸可能被增加或减少。
[0010]图1是根据本揭露的一些实施例，绘示陶瓷复合物的制备方法的流程图；
[0011]图2是根据本揭露的一些实施例，显示通过本揭露的制备方法制备而得的陶瓷复合物的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)图；以及
[0012]图3至图6是根据本揭露的一些实施例，显示通过本揭露的制备方法而得的陶瓷复合物的X光绕射(X
‑
ray diffraction，XRD)图。
[0013]【符号说明】
[0014]S1,S2:步骤。
具体实施方式
[0015]以下揭露提供了不同的实施例或范例。在此，“大约(about)”、“实质上(substantially)”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，或10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。应注意的是，说明书中所提供的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“大约”、“实质上”的情况下，仍可隐含“大约”、“实质上”的含义。
[0016]此外，说明书内所述特定实施例中的物质组成、装置、制程、方法及步骤并未局限本揭露的保护范围。对于任何所属
中具有通常知识者而言，只要可以在此处所述的实施例中实现大抵相同功能或获得大抵相同结果，可以根据本揭露的一些实施例，使用从揭示内容中理解的现行或未来所发展出的物质组成、装置、制程、方法及步骤。因此，本揭露的保护范围包括上述物质组成、装置、制程、方法及步骤。此外，说明书内所述的制程、方法及步骤可能省略。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本揭露的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。
[0017]参照图1，其是根据本揭露的一些实施例，绘示陶瓷复合物的制备方法的流程图。
[0018]在步骤S1中，将铝渣及碳促进剂进行混合，以获得混合物。
[0019]在一些实施例中，铝渣可称为含铝炉石，是高温炼制金属铝时产生的工业副产物或工业废弃物。一般而言，铝渣会以掩埋的方式处理，然而此方式容易产生土地污染及臭味的问题，甚至是因为放热而造成堆放的安全疑虑的问题。因此，可以通过本揭露的陶瓷复合物的制备方法将低价值的工业废弃物转变为高经济价值的陶瓷复合物。
[0020]在一些实施例中，铝渣可包括金属铝、氧化铝(aluminium oxide，Al2O3)、氮化铝(aluminium nitride，AlN)、氮氧化铝(aluminum oxynitride，AlON)或其组合。
[0021]在一些实施例中，铝渣可包括铝原子、氧原子、氮原子及镁原子。在一些实施例中，可通过元素分析来测量铝渣中各原子的含量。在一些实施例中，铝渣中的氧原子与铝原子的重量比值(ratio of weight)可为0.6～2。在一些实施例中，铝渣中的氧原子与铝原子的重量比值可为0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、或上述任意数值组成的范围。举例而言，铝渣中的氧原子与铝原子的重量比值为0.6～0.9、0.7～0.85、1～1.4、1～1.3、1.1～1.4、1.2～1.5或1.5～1.7。
[0022]在一些实施例中，铝渣中的氮原子与铝原子的重量比值可为0.1～1.2。在一些实施例中，铝渣中的氮原子与铝原子的重量比值可为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、或上述任意数值组成的范围。举例而言，铝渣中的氮原子与铝原子的重量比值为0.1～0.3、0.2～0.4、0.3～0.6、0.4～0.7、0.8～1或0.9～1.1。
[0023]在一些实施例中，铝渣中的镁原子与铝原子的重量比值可为0.04～0.2。在一些实施例中，铝渣中的镁原子与铝原子的重量比值可为0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷复合物的制备方法，其特征在于，包括：混合一铝渣及一碳促进剂，以获得一混合物，其中该铝渣包括铝、氧、氮及镁，该氧与该铝的重量比值为0.6～2，该氮与该铝的重量比值为0.1～1.2，该镁与该铝的重量比值为0.04～0.2；以及使该混合物在氮气环境中且在等于或大于1600℃的温度下进行反应，以获得一陶瓷复合物，其中该陶瓷复合物包括占该陶瓷复合物的至少90wt％的氮化铝。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括碳、硅、钙、钠、钾或其组合。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括碳，该碳与该铝的重量比值为0.2～0.6。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括硅，该硅与该铝的重量比值为0.01～0.2。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括钙，该钙与该铝的重量比值为0.004～0.06。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括钠，该钠与该铝的重量比值为0.002～0.05。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括钾，该钾与该铝的重量比值为0.002～0.05。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中该铝渣还包括碳、硅及钙，该碳与该铝的重量比值为0.2～0.6，该硅与该铝的重量比值为0.01～0.2，以及该钙与该铝的重量比值为0.004～0.06。9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中使该混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张名惠，翁雪萍，游胜闵，庄凯翔，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：