LED用高純氧化鋁粉體的細(xì)化與燒結(jié)工藝的研究.pdf

1、高純氧化鋁粉體是指純度在99.99％以上、粒度均勻的氧化鋁粉體材料，具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化工、電子、機械、特種陶瓷等眾多領(lǐng)域，其在照明和半導(dǎo)體行業(yè)中的重要作用也日益突出。高純氧化鋁粉體是制備LED用藍(lán)寶石襯底的基礎(chǔ)材料。隨著全球能源緊缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻以及LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，降低LED用高純氧化鋁粉體的燒結(jié)溫度和制備成本，對于提高該行業(yè)的綠色環(huán)保意識具有重要的現(xiàn)實意義。
　　目前，

2、國外制備高純氧化鋁粉體的技術(shù)已經(jīng)成熟，法國Baikowski、日本住友化學(xué)工業(yè)和大明化學(xué)等公司生產(chǎn)的氧化鋁粉體高純超細(xì)、粒徑分布窄且無硬團(tuán)聚，廣泛應(yīng)用于全球高端氧化鋁產(chǎn)品的生產(chǎn)，我國生產(chǎn)高端氧化鋁產(chǎn)品的原料氧化鋁粉體主要依賴進(jìn)口。自2000年以來，國內(nèi)已經(jīng)開始重視高純氧化鋁粉體的研發(fā)，但到目前為止，制備高純超細(xì)氧化鋁粉體的技術(shù)仍然相對落后。大連海藍(lán)光電材料有限公司率先在國內(nèi)確立了采用有機醇鹽水解法制備高純氧化鋁的生產(chǎn)工藝，粉體純度可以達(dá)

3、到99.999％，但粉體顆粒較大、粒徑分布寬且易團(tuán)聚，影響了高純氧化鋁粉體的應(yīng)用。因此，在保證粉體純度的基礎(chǔ)上，探索超細(xì)氧化鋁粉體的制備工藝技術(shù)成為國內(nèi)眾多企業(yè)的追求目標(biāo)。
　　采用傳統(tǒng)的球磨粉碎方法對高純氧化鋁粉體進(jìn)行細(xì)化，粉碎效果差、生產(chǎn)效率低、且會導(dǎo)致粉體純度降低。為了獲得高純超細(xì)氧化鋁粉體，本文采用先進(jìn)的干式連續(xù)超微粉碎技術(shù)對大連海藍(lán)光電材料有限公司生產(chǎn)的高純氧化鋁粉體進(jìn)行細(xì)化，討論了攪拌器轉(zhuǎn)速、研磨球添加量和助劑添加量對

4、粉碎效果和粉體性能的影響。通過SEM、BET、粒度分析、純度分析等分析手段對細(xì)化前后的高純氧化鋁粉體進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:設(shè)定合適的攪拌器轉(zhuǎn)速、研磨球添加量和助劑添加量，可以在保證粉體純度的同時獲得中位粒徑約130nm、粒徑分布窄、分散性好的細(xì)化高純氧化鋁粉體。
　　本文對最佳粉碎工藝下所得細(xì)化粉體和原料粉進(jìn)行常壓燒結(jié)，主要討論了燒結(jié)溫度、保溫時間、成型條件對燒結(jié)塊體致密度的影響，并確定了優(yōu)化的燒結(jié)工藝方案。此外，作為拓展研究，分

5、析了細(xì)化前后高純氧化鋁粉體的高溫?zé)Y(jié)性能。結(jié)果表明:選用細(xì)化粉體、采用冷等靜壓成型、適當(dāng)延長保溫時間都可以達(dá)到降低燒結(jié)溫度的效果。在1500℃、1600℃和1700℃下對細(xì)化前后的粉體進(jìn)行燒結(jié)，在相同燒結(jié)溫度下，隨著粉體粒度的下降和均勻化，燒結(jié)塊體的致密度提高、力學(xué)性能增強。
　　本課題研究粉體細(xì)化工藝和燒結(jié)工藝的目的在于，降低利用高純氧化鋁粉體制備餅狀塊體的燒結(jié)溫度，實現(xiàn)節(jié)能減排。為此，本文利用Kanthal功率-體積經(jīng)驗曲線，