[發明專利]由高導熱陶瓷制成的擠壓的功能成型體

有效

• 申請號: 201080054835.5
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102725247A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: G·京特納;A·舍勒;A·多恩;A·蒂姆
• 申請（專利權）人: 陶瓷技術有限責任公司
• 主分類號: C04B35/581
• 分類號: C04B35/581
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;林森

本發明涉及由高導熱性材料制成的功能成型體，用于制造該功能成型體的方法及其用途。

帶有高絕緣阻抗(Isolierwiderstand)的阻抗載體例如由柱形的陶瓷載體制成。在該陶瓷載體的表面上燒結/煅制(auftempern)有層狀的帶有一定電阻的鍍層

在此，陶瓷主要由帶有較小熱導率(約10-25W/m*K)的含氧化鋁材料制成。

由高導熱材料制成的帶有一定設計(Design)的功能成型體(例如尺寸為30×30×250mm、用于液體冷卻、帶有一個或多個內管的延伸的(langgestreckt)散熱體)還不能以商業方式獲得。利用已知的便宜的方法僅可將適用于這種目的的高導熱材料較差地加工成所希望的設計或根本不可加工成。

例如，作為高導熱性材料，氮化鋁(AlN)是特別優選的。由該材料制成的陶瓷(AlN陶瓷)特別適用于功率密集型(leistungsintensiv)應用，例如為了將熱量快速耗散。用于帶有一定設計的功能成型體的擠壓法迄今不可應用于氮化鋁(AlN)，因為擠壓物料(Strangpressmasse)通常用水調理(konditioniert)。氮化鋁的水解敏感性阻礙了該方法的應用，且因此使得工業生產由氮化鋁制成的帶有一定設計的功能成型體迄今是不可能的。在含水介質中觀察到氮化鋁不完全地分解為氫氧化鋁和氨。

因此，本發明的目的是提供適用于擠壓方法的氮化鋁。本發明的另一目的在于提供由氮化鋁制成的、帶有一定設計的擠壓的功能成型體。

氮化鋁原則上可以以兩種方式生產。

用于生產氮化鋁的一個途徑是所謂的直接氮化。對于該合成方式，金屬鋁粉或氧化鋁粉在＞900℃的溫度與N₂或NH₃一起轉化成氮化鋁(AlN)：

2Al+N₂→2AlN

Al₂O₃+2NH₃→2AlN+3H₂O

備選地，在＞1600℃的溫度，氮化鋁粉可由氧化鋁、氮氣或者氨和過量的碳在碳高溫還原(carbothermisch)反應中合成：

2Al₂O₃+9C+4NH₃→4AlN+3CH₄+6CO

Al₂O₃+3C+N₂→2AlN+3CO

不同于直接氮化的氮化鋁，用碳高溫還原生產的氮化鋁水解傾向的程度更小。

根據本發明，本發明所基于的目的通過這樣的方式實現，即提供特別調理的氮化鋁并將其用于擠壓方法中。根據本發明提供：使用本身已知的、用碳高溫還原生產的氮化鋁粉和本身已知的氮化鋁-氧化釔-粒料(例如類似于EP專利EP?0?258?523B1生產的氮化鋁-氧化釔-粒料，優選用碳高溫還原生產的氮化鋁-氧化釔-粒料)。氮化鋁-氧化釔-粒料優選配有有機涂層，且具有對于目標應用足夠高的氧化釔含量。帶有有機涂層的氮化鋁-氧化釔-粒料可例如以類似EP專利EP0?588?171?B1的方式生產。

根據本發明可用的原材料也可以商業的方式獲得。

令人驚訝的是，根據本發明可用的氮化鋁類型可與水、至少一種有機粘合劑以及任選的分散劑和油或蠟形成化學上穩定的可擠壓的物料。由此，可以生產由氮化鋁制成的帶有一定的設計的功能成型體，例如小的實心體尺寸為幾毫米的短圓柱空心體，然而也可制造幾乎任意尺寸的長的圓形或帶角的型材，例如外部尺寸約90mm且長度通常為100-400mm的型材。

根據本發明提供，將用碳高溫還原生產的氮化鋁粉和用碳高溫還原生產的氮化鋁-氧化釔-粒料混合(vermischen)，該氮化鋁-氧化釔-粒料優選配有有機涂層且具有足夠高的氧化釔含量。由此，在壓制料生產的開始就已經基本上防止了水解，使得非常復雜地涂覆AlN和Y₂O₃變得多余。