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氮化矽細粉的合成方法介紹··₪•!

時間↟◕•:2022-09-06 瀏覽↟◕•:154次

氮化矽細粉的合成方法介紹··₪•!


  氮化矽粉是氮化矽陶瓷及相關產品的主要原料₪▩·。目前││☁▩,主要的製備方法包括直接氮化☁✘、碳熱還原☁✘、熱分解☁✘、溶膠凝膠☁✘、化學氣相沉積和自擴散₪▩·。

  (1)矽粉直接氮化法

  矽粉直接氮化法是製備氮化矽粉的早方法││☁▩,在中國仍得到廣泛應用₪▩·。該方法相對簡單││☁▩,成本低₪▩·。金屬矽粉在氮或氨的氣氛中加熱││☁▩,金屬矽粉與氮源直接反應產生氮化矽粉₪▩·。反應方程如下↟◕•:

  3Si2N2(g)=Si3N4(1)

  3Si4NH3(g)=Si3N46H2(g)(2)

  該方法成本低││☁▩,裝置要求低₪▩·。然而││☁▩,金屬矽粉的氮化反應是一種放熱反應₪▩·。如果在氮化過程中不能及時釋放熱量││☁▩,附近的金屬矽粉就會熔化││☁▩,嚴重影響氮化反應₪▩·。因此││☁▩,必須嚴格控制氮化溫度☁✘、氮化速度☁✘、原料粒度和稀釋劑濃度₪▩·。合成氮化矽是一種不均勻的塊││☁▩,因此需要用球磨或其它方法制備氮化矽粉末││☁▩,效率低││☁▩,過程中容易引入雜質;

  (2)碳熱還原法

  碳熱還原法是在高溫氮氣環境下││☁▩,用碳還原SiO2粉││☁▩,SiO首先還原成氣相SiO││☁▩,氣相SiO氮化矽與大氣中的氮反應產生如下↟◕•:

  3SiO2(s)6C(s)2N2(g)=Si3N4(s)6CO(g)(3)

  碳熱還原法使用的原料成本低││☁▩,粉末產品粒度小││☁▩,反應速度快││☁▩,α-Si3N4含量高││☁▩,適合大規模生產₪▩·。然而││☁▩,該方法制備的氮化矽粉通常含有殘留的碳或碳化矽││☁▩,因此製備的粉末純度不高││☁▩,影響了產品的質量和應用₪▩·。

  (3)熱分解法

  該方法採用低溫下的方法SiCl4與氨反應固相的亞氨基矽(Si(NH2)或胺基矽(Si(NH2)4)氮化矽粉末可在高溫下分解₪▩·。該方法反應效率高││☁▩,能在短時間內製備大量純度較高的氮化矽粉₪▩·。該方法制備的氮化矽粉粒徑均勻││☁▩,純度高││☁▩,是製備優質氮化矽粉的過程₪▩·。目前││☁▩,該方法已成為生產商業化高純度高質量氮化矽粉末的主要方法;

  (4)溶膠-凝膠法

  溶膠凝膠法是一種製備均勻☁✘、優質氮化矽粉的方法││☁▩,通常採用高活性矽源作為前驅體││☁▩,在液相中均勻混合原料││☁▩,形成穩定☁✘、不沉的溶膠₪▩·。老化後││☁▩,慢慢聚合成凝膠││☁▩,然後乾燥燒結││☁▩,製備奈米氮化矽粉₪▩·。該方法克服了混合材料不均勻☁✘、粒度分佈差距大的缺點₪▩·。

  (5)化學氣相反應法

  高溫化學氣相反應法(CVD)使用氣態矽源││☁▩,如SiCl4和SiH4☁✘、與氣態氮源如NH反應方法如下↟◕•:

  3SiCl4(g)16NH3(g)=Si3N4(s)12NH4Cl(g)(4)

  3SiH4(g)4NH3(g)=Si3N4(S)12H2(g)(5)

  由於其反應過程是氣相反應過程││☁▩,其混合均勻││☁▩,反應過程速度快││☁▩,透過控制氣相的流動很容易控制反應進度;

  (6)自蔓延高溫合成法

  又稱自蔓延高溫合成SHS││☁▩,它是一種合成技術││☁▩,利用化學反應釋放的熱量作為熱源加熱鄰近反應物││☁▩,使反應能夠持續和傳遞₪▩·。一旦反應開始││☁▩,就不需要外部能量││☁▩,反應就會繼續依靠自己的熱量││☁▩,直到反應完全結束₪▩·。

  由於矽粉的氮化是一種大量的放熱反應││☁▩,氮化矽可以透過自擴散合成製備其生產裝置和工藝││☁▩,反應速度快^這樣製備的氮化矽粉純度高││☁▩,燒結活性好₪▩·。然而││☁▩,這一過程需要控制熱量的擴散₪▩·。如果擴散不好││☁▩,很容易發生大兒童的矽熔化現象││☁▩,防止氮化反應₪▩·。

  以上是氮化矽粉末合成方法的介紹││☁▩,更多詳情請關注官網↟◕•:http://www.elmerclaveria.com/

      關鍵詞↟◕•:氮化矽    氮化矽鐵   氮化矽錳

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