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先进陶瓷知识问答:氮化铝陶瓷基板成本高在哪里?3D打印这项技术发展到什么程度了?

先进陶瓷知识问答:氮化铝陶瓷基板成本高在哪里?3D打印这项技术发展到什么程度了? CERADIR先进陶瓷在线
2022-09-21
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导读:先进陶瓷材料问答知多少,都在CERADIR

以下问题的提问者均来源于知乎平台的各路求学好问者,CERADIR先进陶瓷在线作为一家服务于行业的先进陶瓷 B2B 平台,尽可能解答用户疑难也是我们一直在做的事情!今后每周小编将在这里分享相关问答,欢迎行业内朋友到知乎找我们提问。若有疏漏错误之处,还请各位朋友批评指正,谢谢!


现在进入答题模式


氮化铝陶瓷基板成本高在哪里?


氮化铝的导热性非常出色(理论上可达320W/m-k)。但由于氮化铝陶瓷中的杂质和缺陷,产品的导热系数与理论值相差甚远。

因此,为了尽可能接近理论热导率并突出氮化铝本身的优势,制造商必须在基板的制备中处处检查,以避免出现明显的性能缺陷。

①氮化铝粉体:

在粉体方面,目前掌握高性能氮化铝粉生产技术的厂家并不多,核心生产技术掌握在少数企业手中,主要分布在日本、美国,国内氮化铝产品以中低端产品为主,高端产品产能不足,对进口依赖性大。

虽然国内开展AlN粉研究、生产的厂家也有一些,主要有厦门钜瓷科技有限公司、宁夏艾森达新材料科技有限公司、烟台同立高科新材料股份有限公司、福建华清电子材料科技有限公司等。

但是由于国内氮化铝粉末行业发展时间晚,产业化时间短,产量很低,粉体性能与国外相比也存在较大差距,只能满足国内部分市场的需求。这一系列困难的后果是优质氮化铝粉的价格上涨。

②氮化铝粉末成型:

氮化铝粉末的成型工艺较多、可适用成型、热压、等静压等传统成型工艺。其中,热压和等静压适用于制备高性能块体氮化铝陶瓷材料,但成本高、生产效率低,不能满足电子行业对氮化铝陶瓷基板日益增长的需求。

为了解决这个问题,近年来已经通过流延成型形成氮化铝陶瓷基板,流延成型也成为电子工业用氮化铝陶瓷基板的主要基本成型工艺。

③氮化铝的烧结工艺

氮化铝烧结或热压烧结温度常在1800℃以上。为实现致密烧结,降低杂质和晶界相含量,简化工艺,降低成本,氮化铝陶瓷烧结工艺的要点如下:一是选择合适的烧结工艺和气氛;二是选择合适的烧结助剂。

用于烧结氮化铝陶瓷的烧结助剂主要有Y2O3、Cao、Yb2O3、Sm2O3、等或它们的混合物。选择多种复合烧结助剂,往往能获得比单一烧结助剂更好的烧结效果,实现氮化铝低温烧结,降低能耗,便于连续生产。为了找到合适的低温烧结助剂,厂家往往需要投入大量的时间和精力进行研发,所以这部分也会体现在氮化铝陶瓷基板的价格上。


Q from @匿名用户



3D打印这项技术发展到什么程度了?


增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。

近二十年来,AM技术取得了快速的发展,“快速原型制造(Rapid Prototyping)”、“三维打印(3D Printing )”、“实体自由 (Solid Free-form Fabrication) ”之类各异的叫法分别从不同侧面表达了这一技术的特点。

先进陶瓷与3D打印的结合

先进陶瓷材料的高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,使之成为三大固体材料之一(另两种是金属材料、高分子材料);

「 3D Systems 打印的机器人模型 」

随着科学技术的不断进步,3D陶瓷打印已渗透到大到航空航天、汽车、地理、建筑甚至核武器等,小到与生活息息相关的医疗、光学、电子、生活、通讯等领域,如骨骼替代物、催化器、陶瓷内芯等。陶瓷3D打印市场正在崛起,预计到2028年将达到36亿美元。

「氧化锆陶瓷在航空航天领域的应用:日前启用的中国首个太空空间站:“天和”核心舱」

· Lithoz 专门从事用于生产骨替代材料和高性能陶瓷的3D 打印材料及增材制造系统的研发和生产:

视频《头骨移植3D打印-全陶瓷产品》

视频展示了陶瓷颅骨植入物制作的整个过程,从电脑设计到适配植入物的3D打印。

· 3D打印使人们能够为患者定制相匹配的植入物,以及外科医生可以在手术过程中轻松操作的独特产品。在手术植入后,"超弹性骨"会促进组织生长,并在再生过程中成为患者自己的骨骼。

视频《可3D打印的弹性陶瓷移植骨》


Q from @包罗万象


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