[发明专利]氮化铝粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化铝粉体的制备方法，属于陶瓷粉体制备技术领域。

背景技术

目前，氮化铝粉体主要由Al₂O₃碳热还原法制得，其反应方程式为：

Al₂O₃+3C＝Al₂O₃+3CO↑

上述反应过程属于固-固反应类型，反应进程是由物质扩散控制的。这种方法的缺点是Al₂O₃粉体和炭黑或石墨粉体混合不均匀且炭黑或石墨粉体活性较低，使Al₂O₃还原不完全，成为产物的杂质。另外，残存在氮化铝粉体中的炭黑或石墨粉体活性低，脱碳时需较高温度(大于600℃)才能使C在氧化气氛中生成一氧化碳或二氧化碳排除掉，温度越高粉体中的氧含量越高，造成氮化铝粉体质量下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低、烧结活性好的氮化铝粉体的反应合成方法。其技术方案为：

本发明所述的氮化铝粉体的制备方法，是采用酚醛树脂形成的高活性碳为碳源还原氧化铝粉体制备氮化铝粉体，包括以下步骤：

①原料制备：

第一步：将0.1～3μm的氧化铝粉体与酚醛树脂以重量比为5∶0.5～1的比例在混碾机中混合均匀，在80～100℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成平均粒径为10～20μm的原料粉1。

第二步：将上述原料粉1与酚醛树脂以重量比为5∶1～2的比例在混碾机中混合均匀，在50～100℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成平均粒径为20～50μm原料粉2。

第三步：将上述原料粉2与酚醛树脂以重量比为5∶2～3的比例在混碾机中混合均匀，在40～80℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成平均粒径为50～100μm原料粉3。

②氮化铝粉体合成：

将上述原料粉3在0.5～3Mpa的压力下压块，然后在1300℃～2000℃的温度下氮气气氛烧制6-8小时制得氮化铝块体。

③脱碳处理

将上述氮化铝块体在350～550℃的温度下氧化气氛保温6～12小时脱碳，冷却后粉碎制得氮化铝粉体。

所述的氮化铝粉体的制备方法，在原料制备步骤中用的混碾机和制粉机与物料接触的部件均采用金属铝材料制成的。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明采用酚醛树脂将氧化铝粉体包裹起来形成孤立的微米级的氧化铝颗粒，当温度升高时酚醛树脂碳化形成活性很高的多孔高活性碳，使得氧化铝与碳反应的开始温度得到大幅度下降，获得的多孔高活性碳的微孔通道能够顺利地将氧化铝与碳反应生成的一氧化碳排出，同时使氮气通过多孔高活性碳的微孔通道能够顺利地进入与氧化铝与碳反应生成的铝元素反应生成氮化铝，根据所需高活性碳量可适当减小酚醛树脂用量或减小步骤；

2、酚醛树脂碳化后形成的高活性多孔高活性碳包裹了氧化铝颗粒，在反应形成氮化铝时抑制了氮化铝晶粒的生长，可获得晶粒尺寸均一的氮化铝粉体；

3、该技术工艺简单、稳定，生产成本低，粉体应用性能好。

具体实施方式

实施例1

1、原料制备：

第一步：将0.1μm的氧化铝粉体与酚醛树脂以重量比为5∶0.5的比例在混碾机中混合均匀，在80℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成平均粒径为10μm的原料粉1。

第二步：将上述原料粉1与酚醛树脂以重量比为5∶1的比例在混碾机中混合均匀，在50℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成平均粒径为20μm原料粉2。

第三步：将上述原料粉2与酚醛树脂以重量比为5∶2的比例在混碾机中混合均匀，在40℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成平均粒径为50μm原料粉3。

2、氮化铝粉体合成：

将上述原料粉3在0.5Mpa的压力下压块，然后在1300℃℃的温度下氮气气氛烧制6小时制得氮化铝块体。

3、脱碳处理

将上述氮化铝块体在350℃的温度下氧化气氛保温12小时脱碳，冷却后粉碎制氮化铝粉体。

所用原料的纯度均为99.99％纯。

实施例2

1、原料制备：

第一步：将1.5μm的氧化铝粉体与酚醛树脂以重量比为5∶0.75的比例在混碾机中混合均匀，在90℃的温度下固化，然后在制粉机中粉碎制成粒度为15μm的原料粉1。