炭素熱還元法による窒化アルミニウム粉末の製造プロセス

窒化アルミニウム（AlN）は、高い熱伝導率（320 W·m⁻¹·K⁻¹）、優れた電気絶縁性（>10¹⁴ Ω·cm）、強力な機械的特性を備えた高性能材料です。その低い誘電率（1 MHzで8.0）と最小限の誘電損失（tanδ = 10⁻⁴）は、電子機器に最適です。.

主な用途は次のとおりです。

パワーデバイスのパッケージング

高熱伝導性AlNセラミック基板

静電チャックの材質 半導体処理用

優れた断熱セラミック コンポーネント（ セラミックヒーター,セラミックノズル)

AlN は、高度な産業用途向けに熱管理、電気抵抗、耐久性を兼ね備えています。

AlN セラミックスは AlN 粉末から焼結されますが、高性能 AlN セラミックスを実現するためには、高品質の AlN 粉末が必須です。AlN 粉末の調製は、最終製品の焼結、成形、熱伝導率に大きな影響を与えます。工業的には、AlN 粉末を製造する主な方法は、直接窒化、自己伝播高温合成 (SHS)、および炭素熱還元の 3 つです。

1. 炭素熱還元法の原理

炭素熱還元法では、通常、アルミニウム化合物（アルミナや水酸化アルミニウムなど）と過剰の元素炭素または有機炭素を原料として使用します。これらを窒素（N₂）またはアンモニア（NH₃）雰囲気中で高温で反応させます。次に、生成物を500～700°Cの酸化雰囲気中で脱炭してAlN粉末を得ます。この方法では、酸素含有量が少なく、純度が高く、粒度分布が狭く、粒子形態が均一な粉末が得られます。

反応メカニズムは次のように要約できます。

①アルミナの還元：炭素はアルミナを還元してAl(g)やAl₂O(g)などの中間生成物を生成します。

②窒化：アルミニウムは窒素と反応してAlNを形成します。

炭素熱還元の反応機構は、気体-固体反応と固体-固体反応に分類できます。アルミニウム蒸気放出ピークの実験的観察は、特定の条件下での気体アルミニウム中間体の形成を裏付けています。気体-固体反応は、プロセス中の質量損失とウィスカー成長に伴う質量移動を説明します。一方、固体-固体反応機構は、生成物と前駆体間の形態的連続性、およびAl₂O₃の変換中のAl-OCやAl-CNなどの中間化合物の形成を説明します。この機構はより広く受け入れられています。

AlN粉末の製造プロセスには、主にボールミル粉砕と混合、窒化合成、低温脱炭、およびAlN粉砕/回収が含まれます。

2. 炭素熱還元のプロセス特性

炭素熱還元法は、原料が豊富で、処理が簡単で、大規模生産に適しているなどの利点があります。合成された粉末は、球形度が高く、純度が高く、粒子サイズが細かく、粒度分布が狭く、分散性が良いため、AlN粉末製造の主な工業的方法となっています。直接窒化やSHSと比較して、炭素熱還元法では、 球形度が向上し、 高純度AlN粉末 .

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厦門 ジューシテクノロジー 株式会社 は、高性能セラミック材料の研究、開発、生産、販売を専門とするハイテク企業です。当社は、エレクトロニクス、半導体、航空宇宙などの業界向けに高品質の窒化アルミニウムシリーズの製品とソリューションを提供することに尽力しており、その卓越した品質とサービスで顧客から幅広い信頼を得ています。

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