中国粉体网讯 氮化铝(AlN)具有高热导、高电阻、低介电损耗、低膨胀以及良好的力学性能等特性，可用作高性能导热基板和陶瓷封装材料。AlN陶瓷制品的热导率与AlN粉体质量密切相关，高质量AlN粉体原料是制备高性能基板的先决条件。
氮化铝材料性能及其应用领域
AlN粉体主要性能对比
目前高端AlN粉体的制备技术基本被日本、美国、德国等发达国家垄断，并进行严格技术封锁，其AlN粉体具有纯度高、粒度均匀性好、烧结性能好、收缩一致性好等优点，占据全球90%市场份额，尤其是日本德山、东洋铝业等行业巨头。
我国2021年的氮化铝粉体需求量高达4500t，其中高端氮化铝粉体约1000t，并预计在未来几年将以超过10%的年增长率持续增长。然而我国目前仅能制备出中低端氮化铝粉体，导致国产电子产品所需的高端氮化铝粉体几乎全部依赖进口。近几年，在我国科研工作者的不懈努力和国家政策的引导与支持下，我国氮化铝粉体制备技术飞速发展，但与国外高端氮化铝品质仍存在较大差距，主要体现在粉体纯度低、粒径分布范围宽，导致制品成瓷温度窄、热导率低、收缩率难以控制，无法满足高性能产品的需求，急需实现高端氮化铝粉体的国产化研制。
AlN粉体制备方法
目前制备AlN粉体的技术方法主要包括碳热还原法、直接氮化法、自蔓延高温合成法、化学气相沉积法和等离子体合成法。
AlN粉体的主要制备方法和特点
碳热还原法是目前较为成熟的一种制备AlN粉体的方法，也是目前工业生产氮化铝粉体的主要技术方法。该方法典型代表是日本德山曹达和美国DOW公司，他们熟练掌握关键技术，基本垄断整个高端氮化铝粉体市场并对制备方法及工艺进行严格的技术封锁，鲜有报道。我国中电第43研究所和北京科技大学等相关研究团队目前基本掌握了碳热还原法制备氮化铝粉体的技术方法，在中低端氮化铝粉体的制备方面具备一定的批量生产能力，尤其是北京科技大学研究团队成立的厦门钜瓷科技有限公司已经初步具备了生产与国外H级性能相当的氮化铝粉体的技术能力。另外还有中铝郑州有色金属研究院有限公司、P.Lefot 等团队均在碳热还原法制备AlN粉体的研究方面取得了一定的研究进展。
直接氮化法是目前较为常见的另一种工业化制备氮化铝粉体的方法，也是最早被应用于氮化铝粉体制备的技术方法，具有整个生产过程工艺简单、不用后期除碳、成本较低等优点。目前，日本东洋铝业公司和德国Starck公司已掌握该方法，但对技术方法和工艺进行严格的技术封锁。我国北京有色金属研究院等在直接氮化法制备AlN粉体方面取得了一定的研究进展，能够制备出中低端AlN粉体。
自蔓延高温合成法是制备中低端氮化铝粉体的一种工艺方法，其对铝粉要求较低，所需设备和操作简便。目前北京钢铁研究总院、施诺瑞新材料公司等亦利用自蔓延高温合成法制备出中低端AlN粉体。
化学气相沉积法是一种制备超细、高纯度、高粒度一致性的技术方法。虽然易于实现工序连续化，且可以制备出高纯度、高比表面积的氮化铝粉体，但该方法对设备要求较高、生产效率低，难以实现规模化的工业化应用。
等离子体化学合成法是合成纳米级氮化铝粉体的先进工艺，其制备的粉体具有反应速度快、团聚少、粒径小等优势，被认为是合成纳米级氮化铝粉体的先进工艺方法，也是我国有望在高端氮化铝粉体制备方面实现“弯道超车”的选择。
AlN粉体发展趋势
氮化铝粉体制备方法多样，但现掌握的方法仍存在极大的技术壁垒。未来氮化铝粉体制备发展趋势：
1）优化现有工艺方法，提升粉体品质。通过对现有氮化铝粉体制备方法的深入研究借助模拟仿真软件，深入研究各种氮化铝粉体制备方法的制备机理，从而提出优化现有制备方法的措施。
2）探索新的制备思路，实现高端氮化铝粉体国产化制备。
3）还需关注氮化铝粉的后处理问题：抗水解改性、纯化处理、球形整理等。
中国粉体网将于2023年12月20-21日在湖北宜昌举办“第六届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，届时，厦门钜瓷科技有限公司材料研发工程师王月隆带来题为《高品级氮化铝粉体及其应用》，报告将介绍不同氮化铝粉体合成方法的特点，以及产业过程中的问题。
专家简介
王月隆，博士研究生，1991年生，现任厦门钜瓷科技有限公司材料研发工程师，长期从事氮化物陶瓷粉体的制备，其产品应用于陶瓷结构件、陶瓷基板、荧光粉和热界面材料等。
参考来源：
曹修全等：氮化铝粉体制备技术研究进展及展望
张爽等：氮化铝粉体制备国内专利技术分析
（中国粉体网编辑整理/空青）
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