專利名稱：球形氮化鋁粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為適合在樹脂、潤滑脂、粘接劑、涂料等中填充而提高散熱性的散熱材料用填料的氮化鋁粉末及其制造方法。
背景技術(shù)：
氮化鋁由于電絕緣性優(yōu)異、且具有高導(dǎo)熱性，因此期待填充有氮化鋁的燒結(jié)體或粉末的樹脂、潤滑脂、粘接劑、涂料等材料作為具有高的導(dǎo)熱性的散熱材料。為了提高上述散熱材料的熱導(dǎo)率，重要的是在樹脂等基質(zhì)中高含量填充具有高導(dǎo)熱性的填料。為此，球形且粒徑為數(shù)ym 數(shù)十μm左右的氮化鋁粉末受到強烈需要。一般而言氮化鋁粉末的制法已知有以下方法:將氧化鋁和碳的組合物還原氮化的氧化鋁還原氮化法；使鋁和氮直接反應(yīng)的直接氮化法；使烷基鋁和氨反應(yīng)后加熱的氣相法等。這些方法中，現(xiàn)狀是雖然由還原氮化法及氣相法得到的氮化鋁粉末的形狀接近于球形，但其粒徑只能處于亞微米級。另一方面，由直接氮化法得到的氮化鋁粉末由于通過粉碎/分級而制造，粒徑的控制較容易，能夠獲得粒徑為數(shù)μ m 數(shù)十μ m左右的氮化鋁粉末，然而構(gòu)成所涉及的粉末的顆粒為帶棱角的形狀的非球形體。因此由上述方法得到的氮化鋁粉末難以在樹脂中高含
量填充。因而，為了得到球形且具有所期望的粒徑的氮化鋁粉末，對各種方法進行研究。

例如，專利文獻I中公開了以下方法:在非活性氣氛中焙燒氧化鋁粉末和碳粉的混合物生成碳化鋁，從而得以顆粒生長；接下來，在含氮的非氧化性氣氛下焙燒，從而得到平均粒徑為3μπι以上的、具有呈圓潤形狀的氮化鋁粉末。然而，雖然由該方法得到的氮化鋁粉末的形狀呈圓潤，但是其為橢圓形，因此球形度低，關(guān)于在樹脂中的填充性尚有改善的余地。另外，專利文獻2中公開了以下方法:通過在碳的存在下通過氮氣或氨氣將球形的氧化鋁還原氮化，然后進行表面氧化，從而制造平均粒徑為50 μ m以下、球形度為0.8以上的、耐水性優(yōu)異的球形氮化鋁粉末。然而，上述制造方法中，由于作為原料的氧化鋁的球形直接就是最終制品的氮化鋁粉末的形狀，所以必須使用與目標的粒徑同等的、大粒徑的氧化鋁。對于這樣粒徑大的氧化鋁的還原氮化，為了提高其轉(zhuǎn)化率需要長時間的反應(yīng)，其結(jié)果得到的氮化鋁粉末的氧濃度變高，且顆粒表面的凹凸增加，不能得到顆粒表面平滑的氮化鋁粉末，在樹脂等中的填充性有可能降低。另一方面，專利文獻3中公開了以下方法:以氧化鋁粉末、碳粉、和堿土金屬化合物或稀土類元素化合物的混合粉末作為起始原料，在含氮氣的非氧化性氣氛中焙燒制造氮化鋁粉末。該方法利用了堿土金屬化合物、稀土類化合物促進反應(yīng)的作用，得以在1500°C以下的低溫生成氮化鋁。然而，由上述方法得到的氮化鋁粉末具體為粒徑I μ m左右，不能得到粒徑為數(shù)μ m的數(shù)量級。并且，作為比較例雖然公開了粒徑為3μπι的氮化鋁粉末，盡管顆粒形狀為球形但難以獲得具有充分平滑的表面的氮化鋁顆粒。
進而，專利文獻4中公開了以下方法:通過在由堿土元素、稀土類元素等化合物組成的焊劑中將不定形的氮化鋁粉末熟化(熱處理)使其球形化之后，將焊劑熔化得到分離后的晶體氮化鋁粉體。根據(jù)該制造方法，雖然可得到能夠達成高流動性和高填充率的氮化鋁顆粒，但是易于在熱處理時等在該氮化鋁粉末中混入氧等雜質(zhì)，具有不能抑制所述雜質(zhì)濃度為較低的問題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平3-23206號公報專利文獻2:日本特開平2005-162555號公報專利文獻3:日本特開平5-221618號公報專利文獻4:日本特開2002-179413號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明的目的在于提供球形氮化鋁粉末及其制造方法，所述球形氮化鋁粉末由粒徑為數(shù)μ m 數(shù)十μ m左右的球形氮化鋁顆粒構(gòu)成，尤其是該顆粒的表面極其平滑、且氧等雜質(zhì)濃度顯著減小，由此氮化鋁粉末的高導(dǎo)熱性及填充性優(yōu)異。用于解決問題的方案本發(fā)明人等為了解決上述課題進行了深入研究，其結(jié)果是，通過以特定的比例將粒徑小的氧化鋁或氧化鋁水合物、碳粉、和能夠與氧化鋁共熔的特定的共熔劑混合，并使用該混合而成的混合粉末，在特定的溫度下還原氮化，由此成功地得到由具有數(shù)Pm 數(shù)十μ m的粒徑、表面平滑、具有高球形度、并且氧等雜質(zhì)濃度相當(dāng)?shù)偷那蛐蔚X顆粒構(gòu)成的氮化鋁粉末，從而完成了本發(fā)明。 即，根據(jù)本發(fā)明，提供一種球形氮化鋁粉末，其特征在于，其具有3 30 μ m的平均粒徑及0.75以上的球形度，氧濃度抑制在I重量％以下，前述平均粒徑設(shè)為d( μ m)時比表面積S(m2/g)滿足下式(1)，(1.84/d)≤ S ≤(1.84/d+0.5) (I)式中，d為所述平均粒徑。另外，作為用于再現(xiàn)性優(yōu)良地制造上述球形氮化鋁粉末的方法，本發(fā)明提供一種方法，其特征在于，準備平均粒徑為2 μ m以下的氧化鋁或氧化鋁水合物，能夠在1200 1800°C下與氧化鋁共熔的由堿土金屬的氧化物、碳化物或齒化物組成的共熔劑，和碳粉；將100質(zhì)量份的前述氧化鋁或氧化鋁水合物、0.5質(zhì)量份 50質(zhì)量份的前述共熔齊U、和相對于前述氧化鋁或氧化鋁水合物的重量比(CAl2O3)為0.38 0.44的量的前述碳粉進行混合；將前述混合物在含氮氣氣氛下、以1620 1800°C的溫度保持2小時以上，由此將前述氧化鋁或氧化鋁水合物還原氮化。此外，在本發(fā)明中，平均粒徑是指通過激光衍射/散射法測定得到的粒度分布中累積體積為50%時的粒徑。
此外，前述氧濃度是指氮化鋁粉末中存在的總氧量的比例。所涉及的氧包括:固溶于氮化鋁中的氧、氮化鋁顆粒表面的氧化膜所含有的氧、原料的氧化鋁或氧化鋁水合物未氮化而殘留在氮化鋁粉末中的氧、吸附于氮化鋁粉末表面的水中所含有的氧，進而在殘留有共熔劑的情況下，也包括該共熔劑所含有的氧。所述氧濃度通過后述的實施例記載的方法來測定。此外，前述球形度是通過顆粒的短徑/顆粒的長徑求出的值，越接近I就越近似于真球。發(fā)明的效果本發(fā)明的球形氮化鋁粉末由具有粒徑為數(shù)ym 數(shù)十μ m左右的粒徑、具有高球形度、且表面平滑、進而以氧為主的雜質(zhì)濃度顯著減小的顆粒構(gòu)成。例如，比表面積滿足前述式(I)表示顆粒表面平滑。S卩，因為高球形度和表面平滑性，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在樹脂等基質(zhì)中的高填充率。此外，所述本發(fā)明的球形氮化鋁顆粒氮化至內(nèi)部、并且以氧為主的雜質(zhì)濃度極其低，因而其自身的熱導(dǎo)率高，對所填充的樹脂等基質(zhì)能夠賦予高的導(dǎo)熱性。因此本發(fā)明的球形氮化鋁粉末作為樹脂、潤滑脂、粘接劑、涂料等材料的填料是有用的，通過作為所述填料使用，可提供具有高的導(dǎo)熱性的散熱材料。另外，上述球形氮化鋁粉末通過使用平均粒徑2 μ m以下的氧化鋁或氧化鋁水合物(以下簡稱為Al源)，能夠在1200 1800°C下與氧化鋁共熔的由堿土金屬的氧化物、碳化物或鹵化物組成的共熔劑，和碳粉，以特定的份量比將它們混合，并將該混合物在特定的條件下進行還原氮化處理，由此可再現(xiàn)性優(yōu)良地制造。作為通過上述 制造方法得到本發(fā)明的球形氮化鋁粉末的作用機理，本發(fā)明人等進行了如下推測。S卩，本發(fā)明的方法中，由于在使用具有特定微細粒徑的Al源的同時，使用能夠與氧化鋁共熔的共熔劑，因此在1620 1800°C溫度下還原氮化時，首先形成氧化鋁熔化了的液相。另外，由于以相對于氧化鋁源為一定的比例使用碳，所以可調(diào)整在這樣的液相中熔化的氧化鋁的量，由此，能夠形成具有所期望的粒徑的聚集物，同時還原氮化也在進行。進而，由于以特定的溫度條件(1620 1800°C )進行還原氮化反應(yīng)，所以共熔劑成分緩緩地被去除(不是一下去除)，其結(jié)果是，在顆粒的表面狀態(tài)保持著平滑的狀態(tài)下，能夠得到氧等雜質(zhì)量減小的氮化鋁顆粒。


圖1為表示代表性的制造方法的實施例1中得到的、本發(fā)明的球形氮化鋁粉末的顆粒結(jié)構(gòu)的電子顯微鏡照片。
具體實施例方式<球形氮化鋁粉末的結(jié)構(gòu)>本發(fā)明的球形氮化鋁粉末所具有的特征在于，具有數(shù)μ m以上較大的粒徑、顆粒表面為平滑的球形體，并且氧濃度低(參照圖1)。所述球形氮化鋁粉末的平均粒徑d ( μ m)為3 30 μ m、優(yōu)選為3.5 20 μ m、進一步優(yōu)選為4 10 μ m。以往處于該范圍內(nèi)的粒徑中，具有后述特性的球形氮化鋁粉末是通過本發(fā)明而首次提供的。本發(fā)明的球形氮化鋁粉末的極其重要的特征在于，平均粒徑設(shè)為d(ym)時比表面積S(m2/g)滿足下式(I)的范圍內(nèi)。(1.84/d)彡 S 彡(1.84/d+0.5) (I)上述式表示氮化鋁粉末的比表面積S相對于平均粒徑d的值的范圍，所述S的值越是接近由該平均粒徑d求出的理論比表面積，表示表面越平滑。即，比表面積S滿足上述條件式(I)的范圍內(nèi)的顆粒的表面平滑，由這樣的顆粒構(gòu)成的本發(fā)明的氮化鋁粉末在樹脂中的填充性極其優(yōu)異。另外，本發(fā)明的球形氮化鋁粉末中氧濃度抑制為I重量％以下、尤其為0.9重量％以下、進一步為0.8重量％以下。通過后述特定的共熔劑的使用可達成這樣的氧濃度的抑制，本發(fā)明的球形氮化鋁粉末由于這樣的氧濃度的抑制可發(fā)揮出高熱導(dǎo)率，在將該粉末填充至樹脂的情況下，可得到導(dǎo)熱性高的改善效果。如上所述，對于本發(fā)明的球形氮化鋁粉末，將其中所含的氧的總濃度抑制在一定值以下，與這樣的總的氧濃度同樣 地將固溶氧濃度也限制為較低值。固溶氧濃度的程度可使用X射線衍射裝置，通過使用Si作為外標物測定的氮化鋁晶體顆粒的C軸的晶格常數(shù)來判斷。本發(fā)明的球形氮化鋁粉末的AlN晶體顆粒的C軸的晶格常數(shù)表示出4.9800以上、尤其為4.9802以上、進一步為4.9804以上的值，據(jù)此認為在氮化鋁顆粒中的氧固溶少。進而，本發(fā)明的球形氮化鋁粉末的球形度具有0.75以上、尤其為0.80以上、進一步為0.85以上的高值，近似于真球。通常，在以氧化鋁等作為原料將其氮化得到氮化鋁的情況下，隨著氮化鋁轉(zhuǎn)化率的升高而與其它顆粒發(fā)生結(jié)合、變形，存在球形度降低的傾向，然而本發(fā)明的球形氮化鋁粉末的特征在于，即使在轉(zhuǎn)化率為100%的情況也具有高球形度。另外，本發(fā)明的球形氮化鋁粉末優(yōu)選陽離子雜質(zhì)的含量抑制為0.3重量％以下、尤其為0.2重量％以下。〈球形氮化鋁粉末的制造〉本發(fā)明的球形氮化鋁粉末通過使用Al源、共熔劑、和碳粉，以特定的份量比將它們混合，并將該混合物在特定的條件進行還原氮化處理，進而根據(jù)需要進行脫碳處理，由此可再現(xiàn)性優(yōu)良地制造。1.Al 源:制造本發(fā)明的球形氮化鋁粉末時，作為Al源可使用氧化鋁或氧化鋁水合物。這樣的Al源可以為具有α、Υ、θ、δ、η、Κ、χ等晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁、或勃姆石、硬水鋁石、三水鋁礦、三羥鋁石、六方水鋁石等通過加熱而脫水轉(zhuǎn)移并最終全部或一部分轉(zhuǎn)移為α-氧化鋁的氧化鋁水合物，這些也能夠以單獨或不同種類混合后的狀態(tài)使用。本發(fā)明中，作為Al源特別優(yōu)選使用反應(yīng)活性高、控制容易的α-氧化鋁、Y-氧化鋁、勃姆石。另外，上述Al源的平均粒徑必須為2 μ m以下。即，使用平均粒徑大于2 μ m的顆粒時，Al源在共熔劑作用下的熔融不充分，其結(jié)果是不僅得到的氮化鋁粉末的球形度變小，還原氮化的進行也變慢，難以得到本發(fā)明的球形氮化鋁粉末。
2.碳粉:本發(fā)明所用的碳粉作為還原劑發(fā)揮作用，可使用炭黑、石墨粉末。作為炭黑優(yōu)選使用爐黑、槽法炭黑及乙炔黑。使用的碳粉的BET比表面積優(yōu)選為0.01 500m2/g的碳粉。3.共熔劑:本發(fā)明所用的共熔劑由堿土金屬的氧化物、碳化物或鹵化物組成，使用能夠在1200 1800°C、尤其為1300 1750°C下與氧化鋁共熔的物質(zhì)。作為共熔劑使用能夠與氧化鋁共熔的溫度小于1200°C的化合物的情況下，導(dǎo)致作為Al源使用的氧化鋁顆粒之間容易聚集，難以得到本發(fā)明的球形氮化鋁粉末。另外使用上述溫度超過1800°C的化合物的情況下，不易球形化，難以得到本發(fā)明的球形氮化鋁粉末。其推斷是因為在實施后述的還原氮化的溫度下未生成液相。作為上述堿土金屬的例子，可列舉出鈣、鍶、鋇、鎂等。另外作為鹵化物，代表性的是氟化物。上述共熔劑可使用單獨的化合物，也可組合使用多種化合物。另外，作為上述共熔劑，也可以使用在還原氮化中生成前述例示的堿土金屬的氧化物、碳化物或齒化物的化合物。例如，堿土金屬的碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、氫氧化物等。本發(fā)明中共熔劑的粒徑?jīng)]有特別限制，特別是平均粒徑優(yōu)選為0.01 μπι 100 μ m、進一步優(yōu)選為0.1 μ m 30 μ m。4.原料混合:本發(fā)明中，上述的 Al源、碳粉及共熔劑以規(guī)定的份量比進行混合供于還原氮化處理?；旌戏椒ㄖ灰悄軌?qū)⑦@些原料均勻地混合就沒有特別限制，通常優(yōu)選的是混合器、攪拌器、球磨機的混合。本發(fā)明中，就Al源和碳粉的混合比而言，必要的是碳粉相對于上述氧化鋁粉末的重量比(CAl2O3)為0.38 0.44、優(yōu)選為0.39 0.43、更優(yōu)選為0.40 0.42的范圍。該混合比超過0.44時，作為Al源使用的氧化鋁等以疏的狀態(tài)存在，焙燒時妨礙氮化鋁的顆粒生長，導(dǎo)致得到的球形氮化鋁粉末的平均粒徑達不到作為目的的范圍(3μπι以上)。另外，CAl2O3比小于0.38時，氧化鋁等的聚集激烈，存在反應(yīng)后得到的氮化鋁粉末多含有粗粒的問題。就Al源和共熔劑的混合比而言，相對于Al源100質(zhì)量份，共熔劑設(shè)定為0.5 50質(zhì)量份、優(yōu)選為I質(zhì)量份 25質(zhì)量份、進一步優(yōu)選為2質(zhì)量份 10質(zhì)量份即可。共熔劑的使用量小于上述范圍時，氮化鋁顆粒的球形化變得困難，并且導(dǎo)致氮化鋁晶體顆粒的C軸的晶格常數(shù)變小(固溶氧濃度增多)。其推斷是因為還原氮化時未生成充分量的液相。另外，即使共熔劑的使用量超過前述范圍，也不能夠得到進一步球形化的效果，反而導(dǎo)致該共熔劑在氮化鋁粉末中作為雜質(zhì)殘留，導(dǎo)致填充有該氮化鋁粉末的散熱材料的熱導(dǎo)率變低。進而，導(dǎo)致焙燒時氧化鋁與共熔劑一起飛散，收率變差。5.還原氮化處理:以上述這樣的比例混合得到的Al源、碳粉和共熔劑的混合物供于還原氮化處理。該還原氮化處理是將上述混合物在含氮氣氛下(例如氮氣流通下)、以1620 1800°C、優(yōu)選為1650°C 1720°C的溫度保持2 50小時、優(yōu)選為10 20小時來實施的。
S卩，將平均粒徑為2μπι以下的Al源(氧化鋁或氧化鋁水合物)的微粒與共熔劑一起在作為還原劑的碳粉共存的條件下、以上述溫度范圍保持、焙燒，從而進行Al源的還
原氮化。焙燒溫度小于1620°C時，AlN顆粒表面的平滑化未充分進行，比表面積變大，難以在樹脂中高填充化。另一方面焙燒溫度超過1800°C時，導(dǎo)致共熔劑在短時間內(nèi)飛散，生成熱導(dǎo)率低的氮氧化物(AlON)，得到的AlN顆粒的氧濃度變高，AlN顆粒之間容易聚集，其結(jié)果是導(dǎo)致不能得到本發(fā)明的球形氮化鋁粉末。另外，氧容易固溶于AlN顆粒中，AlN顆粒自身的導(dǎo)熱性變低。所述固溶于AlN顆粒的氧的量可由前述的AlN晶體顆粒的C軸的晶格常數(shù)來推算。另外，上述還原氮化的時間小于2小時時，氮化反應(yīng)未結(jié)束或AlN顆粒的球形化未進行，并且AlN晶體顆粒的C軸的晶格常數(shù)變小。另一方面，焙燒時間超過50小時時，AlN顆粒之間聚集，存在容易發(fā)生粗粒的傾向。6.脫碳處理；本發(fā)明中，由于通過上述反應(yīng)得到的氮化鋁粉末包含有剩余的碳粉，所以優(yōu)選進行脫碳處理。該脫碳處理是使碳氧化而除去，其使用氧化性氣體進行。作為該氧化性氣體，只要是空氣、氧氣等能夠去除碳的氣體就可以沒有任何限制地采用，但考慮到經(jīng)濟性、所得氮化鋁的氧濃度，優(yōu)選空氣。另外，處理溫度一般為500 900°C即可，考慮到脫碳的效率和氮化鋁表面的過度氧化，優(yōu)選為600 750°C。氧化溫度過高時，氮化鋁粉末的表面過度被氧化，存在難以得到具有作為目的的氧濃度的球形氮化鋁粉末的傾向，所以優(yōu)選選擇適當(dāng)?shù)难趸瘻囟群蜁r間。

<氮化鋁粉末的用途〉本發(fā)明的球形氮化鋁粉末能夠在發(fā)揮氮化鋁的性質(zhì)的各種用途中、尤其作為散熱片、散熱脂、散熱粘接劑、涂料、導(dǎo)熱性樹脂等散熱材料中填充的填料被廣為使用。此處，作為散熱材料的基質(zhì)，可列舉出環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂；聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚苯硫醚等熱塑性樹脂；硅橡膠、EPR、SBR等橡膠類；硅油。這些基質(zhì)中，作為散熱材料的基質(zhì)，例如優(yōu)選環(huán)氧系樹脂、硅酮系樹脂，對于作為高柔軟性散熱部件期望為加成反應(yīng)型液態(tài)硅橡膠。為了提高散熱材料的導(dǎo)熱性，相對于樹脂、橡膠或油等基質(zhì)100重量份，適宜添加填料150 1000重量份。這樣的散熱材料中，除了本發(fā)明的球形氮化鋁粉末以外，也可填充一種或多種氮化鋁粉末、破碎狀氧化鋁、球形氧化鋁、氮化硼、氧化鋅、碳化硅、石墨等填料，根據(jù)散熱材料的特性、用途，可選擇除了本發(fā)明的球形氮化鋁粉末以外的填料的形狀、粒徑。例如，想要得到高傳熱的高散熱材料的情況下，也可與通過其它方法得到的多種的AlN粉末組合使用。具體而言，為了能實現(xiàn)在樹脂中的高填充化，可組合使用本發(fā)明的球形氮化鋁粉末、和粒徑為0.1 μ m 100 μ m左右的通過還原氮化法或直接氮化法得到的氮化鋁粉末、將它們噴霧干燥得到的氮化鋁顆粒燒結(jié)而成的所謂的燒結(jié)顆粒。另外，在謀求填料在樹脂中的高填充化的情況下，優(yōu)選采用并用本發(fā)明的球形氮化鋁粉末和多種的平均粒徑為10 100 μ m的球形氧化鋁的方法。想要對散熱材料的導(dǎo)熱性賦予各向異性的情況下，也可組合使用本發(fā)明的球形氮化鋁粉末和多種的平均粒徑為I 50 μ m的氮化硼。這些填料例如也可使用利用硅烷偶聯(lián)劑、磷酸或磷酸鹽等進行表面處理后的填料。另外，散熱材料中球形氮化鋁粉末和除其以外的填料的混合比適宜調(diào)整在1:99 99:1的范圍內(nèi)。另外，散熱材料中進一步可添加增塑劑、硫化劑、加速固化劑、脫模劑等添加劑。上述樹脂組合物可通過混合器、攪拌器進行混合而制造，另外，散熱材料可通過壓制成形法、擠出成形法、刮刀法而將樹脂組合物成形，并將其加熱固化來制造。實施例以下，對本發(fā)明進一步具體地說明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。實施例和比較例中的各種物性通過下述方法來測定。(I)比表面積、比表面積利用BET —點法進行測定。(2)平均粒徑平均粒徑(D5tl)是將試樣利用均化器分散到焦磷酸鈉水溶液中并通過激光衍射粒度分布裝置(日機裝株式會社制造的MICROTRAC HRA)測定的。(3)球形度`從電子顯微鏡的照片選擇任意100個顆粒，使用標尺測定顆粒圖像的長徑(DL)和短徑(DS)，其比(DS/DL)的平均值作為球形度。(4)收率氮化鋁粉末的收率是所得到的氮化鋁的摩爾數(shù)的2倍的值除以作為起始原料的氧化鋁的摩爾數(shù)的值而得到的值以％表示。(5)陽離子雜質(zhì)含量氮化鋁粉末的陽離子雜質(zhì)含量(金屬元素濃度)是將氮化鋁粉末進行堿熔融后用酸中和并使用ICP發(fā)射光譜分析計(ICP-S-7510:島津制作所制造)定量的。(6)氧濃度氮化鋁粉末的氧濃度是使用氧/氮分析裝置(商品名:EMGA-620W、HORIBA, Ltd.制造)使用氦氣作為非活性氣體來定量氧。(7) C軸的晶格常數(shù)氮化鋁粉末的C軸的晶格常數(shù)是使用高功率X射線裝置(商品名:RINT-1400、Rigaku Corporation制造)使用Si作為外標物來測定。(8)硅橡膠薄片的熱導(dǎo)率使導(dǎo)熱性硅橡膠組合物成形為IOcmX 6cm、厚度3mm的大小，并在150°C的熱風(fēng)循環(huán)式干燥爐中加熱I小時使其固化，使用熱導(dǎo)率計(京都電子工業(yè)制造QTM-500)測定熱導(dǎo)率。需要說明的是，為了防止從檢測部的漏電，介由厚度10 μπι的聚偏二氯乙烯薄膜而測定?！磳嵤├?>作為Al源使用平均粒徑1.2 μπι、比表面積10.7m2/g的α氧化鋁、作為碳粉使用炭黑(比表面積125m2/g)、作為共熔劑使用平均粒徑8.0 μ m的碳酸鈣。
以C/A1203 = 0.42的比例將上述α氧化鋁和炭黑混合，進而添加相對于α氧化鋁100質(zhì)量份為8.9質(zhì)量份的平均粒徑8.0 μ m的碳酸鈣并混合。將得到的混合物在氮氣氣氛下、以焙燒溫度1700°C、焙燒時間為15小時的條件下
焙燒，進行α氧化鋁的還原氮化。然后，在空氣氣氛下、以700°C進行12小時氧化處理，得到氮化鋁粉末。按照前述方法測定得到的粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)。結(jié)果示出于表I中。接著，利用加壓捏合機將900質(zhì)量份的得到的氮化鋁粉末、100質(zhì)量份的混煉型硅酮(Momentive Performance Materials Inc.制造的 TSE201)、0.5 質(zhì)量份的脫模劑混煉。冷卻所得到的混煉物，然后使用輥與0.5質(zhì)量份的交聯(lián)劑混合，然后以180°C、15分鐘加壓壓制，得到長10cm、寬6cm、厚度3mm的薄片。關(guān)于得到的薄片，按照前述方法測定熱導(dǎo)率。結(jié)果一并示出于表I中。

〈實施例2>除了將Al源的α氧化鋁變更為勃姆石以外，與實施例1同樣地制造球形氮化鋁粉末。將得到的球形氮化鋁粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)示出于表I中。進一步使用得到的氮化鋁粉末與實施例1同樣地制造薄片，測定其熱導(dǎo)率。結(jié)果不出于表I中?！磳嵤├?>除了將焙燒溫度設(shè)為1650°C以外，與實施例1同樣地制造球形氮化鋁粉末。將得到的球形氮化鋁粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)示出于表I中。進一步使用得到的氮化鋁粉末，與實施例1同樣地制造薄片，測定其熱導(dǎo)率。結(jié)果不出于表I中?！磳嵤├?>除了將作為共熔劑的碳酸鈣的使用量變更為5.4質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地制造球形氮化鋁粉末。將得到的球形氮化鋁粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)示出于表I中。進一步使用得到的氮化鋁粉末，與實施例1同樣地制造薄片，測定其熱導(dǎo)率。結(jié)果不出于表I中?！磳嵤├?>除了將作為共熔劑的碳酸鈣的使用量變更為17.9質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地制造球形氮化鋁粉末。將得到的球形氮化鋁粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)示出于表I中。進一步使用得到的氮化鋁粉末，與實施例1同樣地制造薄片，測定其熱導(dǎo)率。結(jié)果不出于表I中。
〈實施例6>除了將α氧化鋁和炭黑的混合比(CVAl2O3)變更為0.39以外，與實施例1同樣地制造球形氮化鋁粉末。將得到的球形氮化鋁粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)示出于表I中。進一步使用得到的氮化鋁粉末，與實施例1同樣地制造薄片，測定其熱導(dǎo)率。結(jié)果不出于表I中?！磳嵤├?>除了將作為共熔劑的碳酸鈣的使用量變更為44.6質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地制造氮化鋁粉末。將得到的氮化鋁粉末的比表面積及平均粒徑、球形度、收率、陽離子雜質(zhì)含量、氧濃度、C軸的晶格常數(shù)示出于表I中。進一步使用得到的氮化鋁粉末，與實施例1同樣地制造薄片，測定其熱導(dǎo)率。結(jié)果不出于表I中。[表I]
權(quán)利要求
1.一種球形氮化鋁粉末，其特征在于，其具有3 30 μ m的平均粒徑及0.75以上的球形度，氧濃度控制在I重量％以下，所述平均粒徑設(shè)為cKym)時比表面積S(m2/g)滿足下式⑴，(1.84/d)彡 S 彡(1.84/d+0.5) (I) 式中，d為所述平均粒徑。
2.一種球形氮化鋁粉末的制造方法，其特征在于， 準備平均粒徑為2μπι以下的氧化鋁或氧化鋁水合物，能夠在1200 1800°C下與氧化鋁共熔的由堿土金屬的氧化物、碳化物或齒化物組成的共熔劑，和碳粉； 將100質(zhì)量份的所述氧化鋁或氧化鋁水合物、0.5質(zhì)量份 50質(zhì)量份的所述共熔劑、和相對于所述氧化鋁或氧化鋁水合物的重量比((VAl2O3)為0.38 0.44的量的所述碳粉進行混合； 將所述混合物在含氮氣氣氛下、以1620 1800°C的溫度保持2小時以上，由此將所述氧化鋁或氧化鋁水合物還 原氮化。
全文摘要
[課題]提供一種高導(dǎo)熱性及填充性優(yōu)異、作為散熱材料用填料而有用的球形氮化鋁粉末及其制造方法。[解決方法]一種球形氮化鋁粉末，其特征在于，其由平均粒徑為3～30μm、球形度為0.75以上、含氧量為1重量%以下、且上述平均粒徑設(shè)為d(μm)時比表面積S(m2/g)滿足下式(1)的氮化鋁顆粒構(gòu)成。(1.84/d)≤S≤(1.84/d+0.5) (1)
文檔編號C01B21/072GK103079995SQ201180041078
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者宗岡孝俊, 渡邊一孝 申請人:株式會社德山