一種高導熱陶瓷材料及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高導熱陶瓷領域，尤其涉及一種高導熱陶瓷材料及其制造方法。
【背景技術】
[0002]LED照明日益普及，LED燈具的光效也逐年提升。近年來，LED照明在室內照明、商用照明、路燈、景觀照明等得到廣泛應用。相比傳統照明如白熾燈、日光燈等，LED照明具有光效高、壽命長、環保等優勢。然而，由于各種原因，目前LED的光效離其理論值還有明顯差距，導致其在點亮時有大量的電能轉化成熱能。如果這些大量的熱量不能及時有效的散去，就會影響到LED燈具的壽命。基板材料對LED燈具散熱具有重要影響。目前主流用的基板材料是鋁基板。這種基板具有良好的熱導率。然而與此同時，鋁受熱易膨脹，從而可能導致用于實現LED電連通的金線脫落，從而影響到LED燈具的壽命，特別是大功率的LED燈具。
[0003]為避免基板材料受熱膨脹導致的金線脫落，人們在大功率LED中采用陶瓷基板如氧化鋁、氮化鋁等陶瓷。相對金屬鋁，陶瓷材料膨脹系數小。然而，氧化鋁陶瓷的導熱性能差，不利于LED芯片的散熱，同樣會嚴重影響LED燈具的壽命。而氮化鋁陶瓷雖具有很高的熱導率，然而其成本高昂，不適合大規模生產和應用，特別是目前LED產品以價格為導向的市場。因此，能夠平衡導熱性能、膨脹系數而成本低昂的基板材料是目前LED照明產品，特別是大功率廣品所急需的。
【發明內容】
[0004]鑒于現有技術存在的不足，本發明提供了一種成本合理而具有較好的熱導率和較低的熱膨脹系數的基板材料。
[0005]為了實現上述的目的，本發明采用了如下的技術方案:
[0006]一種高導熱陶瓷材料，由氧化鋁粉體和氮化鋁粉體組成的混合粉體成型后在保護氣氛下燒結而成。
[0007]其中，所述混合粉體中，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10% -20%。
[0008]其中，所述混合粉體中，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10% -15%。
[0009]其中，所述氧化招粉體顆粒粒徑為10nm-500nm。
[0010]其中，所述氮化招粉體顆粒粒徑為100nm-800nm。
[0011]本發明的另一目的在于提供一種高導熱陶瓷材料的制造方法，包括將氧化鋁粉體和氮化鋁粉體組成的混合粉體成型后的素胚置于高溫爐中，在保護氣氛下保溫預定時間燒結而成，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10% _20%。
[0012]其中，所述保護氣氛為氮氣或惰性氣體。
[0013]其中，所述保溫溫度為1000-1500°C。
[0014]其中，所述預定時間為4-20小時。
[0015]其中，所述混合粉體成型的方式為干壓成型、等靜壓成型、澆注成型中的一種。
[0016]本發明的高導熱陶瓷材料制造方法簡易，工藝成本低。用該方法制備出的氧化鋁-氮化鋁復合陶瓷具有高于30W/(m.K)的熱導率，高于純氧化鋁陶瓷。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0018]本發明的高導熱陶瓷材料主要用于制成LED照明產品用陶瓷基板。該陶瓷基板由氧化鋁和氮化鋁的混合粉體經成型后燒結而成。
[0019]其中，氧化招粉體顆粒粒徑為10nm-500nm，最好是100nm-500nm ;氮化招粉體顆粒粒徑為100nm-800nm，最好是500nm-800nm ;氧化招和氮化招的混合粉體是通過將上述的氧化鋁和氮化鋁粉體按一定比例混合而成。在的混合粉體中氮化鋁的質量百分比為為10% -20%，最好是10% -15%。混合粉體的成型可以是干壓成型、等靜壓成型或澆注成型中的一種，最好是澆注成型。
[0020]本發明的燒結過程是將成型后的樣品在一定的保護氣氛下，在高溫爐中在一定溫度下保溫一定時間后自然冷卻。該保護氣氛為氮氣或惰性氣體，最好是氮氣。該一定溫度為1000-1500°C，最好是1300-1500°C。該保溫時間為4_20小時，最好是5_10小時。
[0021]本發明的高導熱陶瓷材料制備方法簡易，工藝成本低。用該方法制備出的氧化鋁-氮化鋁復合陶瓷具有高于30W/(m.K)的熱導率，高于純氧化鋁陶瓷。
[0022]實施例1
[0023]將粒徑為10nm的氧化鋁粉體與粒徑為500nm的氮化鋁粉體混合均勻，其中氮化鋁的質量百分比為10%。將所得到的混合粉體干壓成型，得素胚。將素胚至于氮氣保護的高溫爐中，在1200°C燒結6小時后，自然冷卻，得最終的樣品。經測，該樣品得熱導率為43W/(m.K) ο
[0024]實施例2
[0025]將粒徑為200nm的氧化鋁粉體與粒徑為700nm的氮化鋁粉體混合均勻，其中氮化鋁的質量百分比為12%。將所得到的混合粉體等靜壓成型，得素胚。將素胚至于氮氣保護的高溫爐中，在1300°C燒結5小時后，自然冷卻，得最終的樣品。經測，該樣品得熱導率為40ff/ (m.K)。
[0026]實施例3
[0027]將粒徑為10nm的氧化鋁粉體與粒徑為600nm的氮化鋁粉體混合均勻，其中氮化鋁的質量百分比為15%。將所得到的混合粉體經澆鑄成型后干燥，得素胚。將素胚至于氬氣保護的高溫爐中，在1500°C燒結4小時后，自然冷卻，得最終的樣品。經測，該樣品得熱導率為 50ff/ (m.K) ο
[0028]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。
【主權項】
1.一種高導熱陶瓷材料，其特征在于，由氧化鋁粉體和氮化鋁粉體組成的混合粉體成型后在保護氣氛下燒結而成。2.根據權利要求1所述的高導熱陶瓷材料，其特征在于，所述混合粉體中，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10% -20%。3.根據權利要求1所述的高導熱陶瓷材料，其特征在于，所述混合粉體中，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10% -15%。4.根據權利要求1-3任一所述的高導熱陶瓷材料，其特征在于，所述氧化鋁粉體顆粒粒徑為 10nm-500nm。5.根據權利要求1-3任一所述的高導熱陶瓷材料，其特征在于，所述氮化鋁粉體顆粒粒徑為 100nm-800nm。6.一種高導熱陶瓷材料的制造方法，其特征在于，包括將氧化鋁粉體和氮化鋁粉體組成的混合粉體成型后的素胚置于高溫爐中，在保護氣氛下保溫預定時間燒結而成，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10% -20%。7.根據權利要求6所述的高導熱陶瓷材料的制造方法，其特征在于，所述保護氣氛為氮氣或惰性氣體。8.根據權利要求6所述的高導熱陶瓷材料的制造方法，其特征在于，所述保溫溫度為1000-1500。。。9.根據權利要求6所述的高導熱陶瓷材料的制造方法，其特征在于，所述預定時間為4-20小時。10.根據權利要求6所述的高導熱陶瓷材料的制造方法，其特征在于，所述混合粉體成型的方式為干壓成型、等靜壓成型、澆注成型中的一種。
【專利摘要】本發明公開了一種高導熱陶瓷材料，由氧化鋁粉體和氮化鋁粉體組成的混合粉體成型后在保護氣氛下燒結而成。本發明還公開了一種高導熱陶瓷材料的制造方法，包括將氧化鋁粉體和氮化鋁粉體組成的混合粉體成型后的素胚置于高溫爐中，在保護氣氛下保溫預定時間燒結而成，所述氮化鋁粉體的質量百分比為10％-20％。本發明的高導熱陶瓷材料具有高于30W/(m·K)的熱導率，高于純氧化鋁陶瓷，方法簡易，工藝成本低。
【IPC分類】C04B35/117, C04B35/622
【公開號】CN105254286
【申請號】CN201510578760
【發明人】許亮芳
【申請人】西寧科進工業設計有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月11日