氮(dan)化(hua)硅是一種(zhong)無機(ji)物，化(hua)學式為Si3N4。它是一種(zhong)重(zhong)要(yao)的結(jie)構陶(tao)瓷(ci)(ci)材料，硬度大，本(ben)身(shen)具(ju)有潤滑性，并且(qie)耐(nai)磨損，為原子(zi)晶體(ti);高(gao)溫(wen)時抗(kang)氧化(hua)。而(er)(er)且(qie)它還能抵抗(kang)冷熱(re)(re)沖擊，在(zai)空氣(qi)中加(jia)熱(re)(re)到1000℃以(yi)上，急劇冷卻再(zai)急劇加(jia)熱(re)(re)，也不(bu)(bu)會碎裂。正是由于氮(dan)化(hua)硅陶(tao)瓷(ci)(ci)具(ju)有如(ru)(ru)此優異的特性，人們常常利(li)用(yong)它來制造軸(zhou)承、氣(qi)輪機(ji)葉片、機(ji)械密封(feng)環(huan)、永久性模具(ju)等機(ji)械構件。如(ru)(ru)果用(yong)耐(nai)高(gao)溫(wen)而(er)(er)且(qie)不(bu)(bu)易傳熱(re)(re)的氮(dan)化(hua)硅陶(tao)瓷(ci)(ci)來制造發(fa)動(dong)機(ji)部件的受熱(re)(re)面(mian)，不(bu)(bu)僅可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)柴油機(ji)質量，節省燃料，而(er)(er)且(qie)能夠提(ti)高(gao)熱(re)(re)效率。中國(guo)及美國(guo)、日本(ben)等國(guo)家都已研制出了這種(zhong)柴油機(ji)。

　　氮化硅用做高級耐(nai)火材(cai)(cai)(cai)料，如與sic結合作SI3N4-SIC耐(nai)火材(cai)(cai)(cai)料用于(yu)高爐爐身(shen)等(deng)部位;如與BN結合作SI3N4-BN材(cai)(cai)(cai)料，用于(yu)水(shui)平連鑄分離環(huan)。SI3N4-BN系水(shui)平連鑄分離環(huan)是一種細結構陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)(cai)料，結構均勻，具有高的(de)機械強度。耐(nai)熱沖(chong)擊性好，又不會(hui)被鋼液(ye)濕(shi)潤，符合連鑄的(de)工(gong)藝(yi)要求。

　　氮(dan)化硅(gui)陶(tao)瓷(ci)制品(pin)的(de)(de)生(sheng)產方法(fa)有兩種(zhong)，即反(fan)應(ying)燒(shao)結(jie)(jie)法(fa)和(he)熱壓燒(shao)結(jie)(jie)法(fa)。反(fan)應(ying)燒(shao)結(jie)(jie)法(fa)是將硅(gui)粉(fen)或硅(gui)粉(fen)與氮(dan)化硅(gui)粉(fen)的(de)(de)混合料按一(yi)般陶(tao)瓷(ci)制品(pin)生(sheng)產方法(fa)成型。然(ran)后(hou)(hou)在(zai)(zai)氮(dan)化爐內，在(zai)(zai)1150~1200℃預氮(dan)化，獲得(de)一(yi)定強(qiang)度后(hou)(hou)，可在(zai)(zai)機(ji)床上(shang)進行機(ji)械加工，接著(zhu)在(zai)(zai)1350~1450℃進一(yi)步氮(dan)化18~36h，直到全部變為氮(dan)化硅(gui)為止。這樣(yang)制得(de)的(de)(de)產品(pin)尺寸精(jing)確，體積穩定。熱壓燒(shao)結(jie)(jie)法(fa)則是將氮(dan)化硅(gui)粉(fen)與少量添加劑(如(ru)MgO、Al2O3、MgF2、AlF3或Fe2O3等)，在(zai)(zai)19.6MPa以上(shang)的(de)(de)壓力和(he)1600~1700℃條件下壓熱成型燒(shao)結(jie)(jie)。通常熱壓燒(shao)結(jie)(jie)法(fa)制得(de)的(de)(de)產品(pin)比(bi)反(fan)應(ying)燒(shao)結(jie)(jie)制得(de)的(de)(de)產品(pin)密度高，性(xing)能好。附表1中列出了這兩種(zhong)方法(fa)生(sheng)產的(de)(de)氮(dan)化硅(gui)陶(tao)瓷(ci)的(de)(de)性(xing)能。

　　其他應用

　　氮(dan)化(hua)(hua)(hua)硅陶(tao)瓷材料具有(you)熱(re)穩(wen)定性(xing)高、抗氧(yang)化(hua)(hua)(hua)能力(li)強以及產(chan)品(pin)尺寸精確度高等優良性(xing)能。由(you)于氮(dan)化(hua)(hua)(hua)硅是鍵強高的共(gong)價化(hua)(hua)(hua)合(he)物，并在(zai)空氣中能形(xing)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物保(bao)護(hu)(hu)膜，所(suo)以還具有(you)良好的化(hua)(hua)(hua)學穩(wen)定性(xing)，1200℃以下不被氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，1200~1600℃生成保(bao)護(hu)(hu)膜可防(fang)止(zhi)進一步氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，并且不被鋁、鉛、錫(xi)、銀、黃銅、鎳(nie)等很(hen)多種熔融金(jin)屬或合(he)金(jin)所(suo)浸(jin)潤(run)或腐蝕，但能被鎂、鎳(nie)鉻合(he)金(jin)、不銹(xiu)鋼等熔液所(suo)腐蝕。

　　氮化硅陶瓷材(cai)料(liao)可用于高溫工(gong)程的部(bu)(bu)件(jian)，冶金工(gong)業等(deng)方面的高級耐火材(cai)料(liao)，化工(gong)工(gong)業中抗腐蝕部(bu)(bu)件(jian)和密封部(bu)(bu)件(jian)，機械加工(gong)工(gong)業的刀(dao)具和刃具等(deng)。

　　由于氮化(hua)(hua)硅與碳化(hua)(hua)硅、氧化(hua)(hua)鋁、二(er)氧化(hua)(hua)釷、氮化(hua)(hua)硼等能形成很強的結(jie)合(he)，所以可用(yong)作(zuo)結(jie)合(he)材料，以不(bu)同(tong)配比(bi)進行改性(xing)。

　　此外，氮化(hua)硅(gui)(gui)(gui)還(huan)能(neng)應(ying)用(yong)到太陽能(neng)電池(chi)中(zhong)(zhong)。用(yong)PECVD法鍍氮化(hua)硅(gui)(gui)(gui)膜(mo)(mo)后，不但能(neng)作(zuo)為減(jian)反射膜(mo)(mo)可減(jian)小入射光的(de)反射，而且，在氮化(hua)硅(gui)(gui)(gui)薄膜(mo)(mo)的(de)沉(chen)積過程(cheng)中(zhong)(zhong)，反應(ying)產物氫原子進入氮化(hua)硅(gui)(gui)(gui)薄膜(mo)(mo)以及硅(gui)(gui)(gui)片(pian)內，起到了(le)鈍化(hua)缺陷的(de)作(zuo)用(yong)。這(zhe)里的(de)氮化(hua)硅(gui)(gui)(gui)氮硅(gui)(gui)(gui)原子數目比(bi)并(bing)不是嚴格的(de)4:3，而是根據工藝條件(jian)的(de)不同而在一定范圍內波動，不同的(de)原子比(bi)例對(dui)應(ying)的(de)薄膜(mo)(mo)的(de)物理性質有所不同。

　　用于超高溫燃氣透(tou)平，飛機引擎，電爐等(deng)。

　　氮(dan)化硅的強(qiang)度(du)很(hen)高(gao)(gao)，尤其是熱(re)壓(ya)氮(dan)化硅，是世界上最堅(jian)硬的物質之一(yi)(yi)。它(ta)極耐高(gao)(gao)溫，強(qiang)度(du)一(yi)(yi)直(zhi)可以維持(chi)到(dao)1200℃的高(gao)(gao)溫而(er)不下降，受熱(re)后不會(hui)(hui)熔(rong)成融體，一(yi)(yi)直(zhi)到(dao)1900℃才會(hui)(hui)分解，并有(you)驚人的耐化學腐蝕性能(neng)，能(neng)耐幾乎所(suo)有(you)的無(wu)機(ji)酸和30%以下的燒堿溶液，也能(neng)耐很(hen)多有(you)機(ji)酸的腐蝕;同(tong)時又(you)是一(yi)(yi)種高(gao)(gao)性能(neng)電絕緣材料(liao)。

　　氮(dan)化硅 - 性(xing)質(zhi)　化學(xue)式Si3N4。白色粉狀晶(jing)體;熔點(dian)1900℃,密(mi)度3.44克/厘(li)米(20℃);有兩種變體：α型(xing)為(wei)六方密(mi)堆積(ji)結構(gou);β型(xing)為(wei)似晶(jing)石結構(gou)。氮(dan)化硅有雜(za)質(zhi)或過量硅時呈灰色。

　　氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)與水幾乎不發生作用;在(zai)(zai)濃強(qiang)酸(suan)溶(rong)液中(zhong)緩慢(man)水解生成銨鹽(yan)和二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui);易溶(rong)于氫(qing)氟酸(suan)，與稀酸(suan)不起作用。濃強(qiang)堿(jian)溶(rong)液能(neng)緩慢(man)腐蝕氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)，熔融的強(qiang)堿(jian)能(neng)很快使(shi)氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)轉變(bian)為硅(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)和氨。氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)在(zai)(zai) 600℃以上能(neng)使(shi)過渡金屬(shu)(見過渡元素)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鉛、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅和二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)錫等還原,并(bing)放出氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氮(dan)(dan)和二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氮(dan)(dan)。1285℃ 時氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)與二氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)三鈣Ca3N2發生以下反應：

　　Ca3N2+Si3N4─→3CaSiN2

　　氮化硅的制(zhi)法有以下(xia)幾種： 在(zai)1300～1400℃時(shi)將粉狀硅與氮氣(qi)反(fan)應; 在(zai)1500℃時(shi)將純硅與氨作用(yong);

　　在(zai)含(han)少量氫氣(qi)的(de)氮氣(qi)中灼燒二氧(yang)化硅和碳(tan)的(de)混合(he)物;將SiCl4的(de)氨(an)解(jie)產(chan)物Si(NH2)4完全熱分解(jie)。氮化硅可用作催化劑載體、耐高溫材料、涂層和磨料等(deng)。

　　氮化硅陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)具(ju)有(you)高強(qiang)度、耐(nai)高溫的特(te)點(dian)，在陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)材料中其(qi)綜合力學性能最好(hao)，耐(nai)熱震性能、抗(kang)氧化性能、耐(nai)磨損性能、耐(nai)蝕性能好(hao)，是(shi)熱機(ji)部件用(yong)陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)的第一候選材料。在機(ji)械(xie)工業，氮化硅陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)用(yong)作軸承滾珠、滾柱、滾球(qiu)座圈、工模具(ju)、新型陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀具(ju)、泵柱塞、心軸 密封材料等(deng)。

　　在化學工(gong)業，氮化硅陶瓷用作(zuo)耐(nai)磨、耐(nai)蝕部(bu)件(jian)。如球閥(fa)、泵(beng)體、燃燒汽化器、過濾(lv)器等。

　　在治金(jin)工業，由(you)于(yu)氮化硅陶瓷耐高溫(wen)，摩(mo)擦系數小(xiao)，具有自潤(run)滑性。對多數金(jin)屬(shu)(shu)、合金(jin)溶液穩定(ding)，因此，可制作金(jin)屬(shu)(shu)材料加工的工模(mo)具，如(ru)撥(bo)菅芯棒、擠壓(ya)、撥(bo)絲模(mo)具，軋輥、傳送輥、發(fa)熱(re)體夾具、熱(re)偶(ou)套(tao)營、金(jin)屬(shu)(shu)熱(re)處理支承件、坩堝，鋁液導營、鋁包內(nei)襯等。

　　氮化(hua)硅陶資材料在(zai)電子、軍事和核工業方面也有廣泛(fan)應用(yong)。

　　1、氮化硅陶瓷粉末的(de)物理化性(xing)能及產(chan)品的(de)技術指(zhi)標

　　氮化(hua)硅陶(tao)瓷是一種白灰色粉末，分(fen)子式為：SI3N4 ;

　　分子重量：140.3 , 密度3.2g/cm³

　　其(qi)化學成(cheng)分(fen)：N>38-39;0<1-1.5;C<0.1;Fe<0.2。

　　粒度按用(yong)戶(hu)要求而定。

　　(一(yi))氮化硅(gui)行業技術概(gai)述

　　氮(dan)化硅是在(zai)人工條件下合成(cheng)的(de)化合物(wu)。雖(sui)早(zao)在(zai)140多(duo)年(nian)前(qian)就直接合成(cheng)了氮(dan)化硅，但當時僅僅作為一種穩定的(de)“難熔”的(de)氮(dan)化物(wu)留在(zai)人們(men)的(de)記憶中(zhong)。二次大(da)戰(zhan)后，科技的(de)迅速(su)發展，迫(po)切需要耐(nai)高溫、高硬度、高強度、抗腐蝕(shi)的(de)材料。經(jing)過長期的(de)努力，直至1955年(nian)氮(dan)化硅才被重視，七(qi)十(shi)年(nian)代中(zhong)期才真正制得(de)了高質量、低成(cheng)本，有廣泛重要用途的(de)氮(dan)化硅陶(tao)瓷(ci)制品(pin)。

　　我國自(zi)80年代中期(qi)開始研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)氮(dan)化(hua)(hua)硅技術。主要是研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)減重效(xiao)率最高的(de)結(jie)構氮(dan)化(hua)(hua)硅材(cai)料(liao)-多(duo)孔氮(dan)化(hua)(hua)硅材(cai)料(liao)，關(guan)于氮(dan)化(hua)(hua)硅復(fu)合材(cai)料(liao)的(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)剛剛起步，多(duo)孔氮(dan)化(hua)(hua)硅復(fu)合材(cai)料(liao)材(cai)料(liao)組成(cheng)體系的(de)理論(lun)設計與(yu)(yu)試驗設計相關(guan)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)很少(shao)，尚處于摸(mo)索(suo)階段，受(shou)國內外(wai)相關(guan)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)資料(liao)較少(shao)的(de)影響(xiang)，這(zhe)方(fang)面(mian)我國的(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)一直處于相對落后地位(wei)，許多(duo)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)單位(wei)以(yi)及(ji)學者多(duo)把研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)重點放(fang)在(zai)軍工領域(yu)，而其(qi)它領域(yu)的(de)應用研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)基(ji)本尚處空(kong)白(bai)。這(zhe)方(fang)面(mian)的(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)有待進一步加(jia)強。多(duo)孔氮(dan)化(hua)(hua)硅陶瓷介電常數預測及(ji)其(qi)性能影響(xiang)規律(lv)認識不夠完全，其(qi)理論(lun)工作與(yu)(yu)試驗工作的(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)都很少(shao)。

　　(二(er))氮化硅制品的生產工(gong)藝：

　　氮化硅制(zhi)品按工藝可以分(fen)為(wei)反應(ying)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)制(zhi)品、熱(re)壓制(zhi)品、常壓燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)制(zhi)品、等靜壓燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)制(zhi)品和反應(ying)重燒(shao)(shao)(shao)制(zhi)品等。其(qi)中(zhong)，反應(ying)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)是一種常用的生產氮化硅耐火制(zhi)品的方法。

　　反應燒(shao)結法生(sheng)產氮化硅制(zhi)品是將磨(mo)細的硅粉(粒度一般(ban)小于80μm)，用機(ji)壓或(huo)等靜壓成型，坯體干燥(zao)后，在氮氣中加(jia)熱至1350～1400℃，在燒(shao)成過(guo)程(cheng)中同時氮化而制(zhi)得。采用這種生(sheng)產方法，原料條(tiao)件和(he)燒(shao)成工藝及氣氛條(tiao)件對(dui)制(zhi)品的性能有很大(da)的影響。

　　硅(gui)粉中(zhong)(zhong)(zhong)含有許多雜質(zhi)，如Fe，Ca，Aì，Ti等。Fe被認為是反(fan)應過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)催化(hua)劑。它能(neng)促進硅(gui)的(de)(de)擴(kuo)散，但(dan)同(tong)時，也將造成(cheng)氣孔等缺陷。Fe作為添加劑的(de)(de)主要作用：在反(fan)應過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)作催化(hua)劑，促使(shi)制(zhi)品表面生(sheng)(sheng)成(cheng)SiO2氧化(hua)膜;形(xing)成(cheng)鐵硅(gui)熔(rong)系，氮溶解在液態(tai)FeSi2中(zhong)(zhong)(zhong)，促進β-Si3N4的(de)(de)生(sheng)(sheng)成(cheng)。但(dan)鐵顆(ke)粒(li)過(guo)(guo)大或含量過(guo)(guo)高，制(zhi)品中(zhong)(zhong)(zhong)也會出現氣孔等缺陷，降(jiang)低(di)性(xing)能(neng)。一般鐵的(de)(de)加入量為0～5%。Al，Ca，Ti等雜質(zhi)，易(yi)與(yu)硅(gui)形(xing)成(cheng)低(di)共熔(rong)物。適當的(de)(de)添加量，可(ke)以促進燒結，提高制(zhi)品的(de)(de)性(xing)能(neng)。

　　硅(gui)粉的(de)(de)粒(li)度(du)(du)越細，比(bi)表面積越大，則可(ke)降低(di)燒成(cheng)溫度(du)(du)。粒(li)度(du)(du)較細的(de)(de)硅(gui)粉與粒(li)度(du)(du)較粗的(de)(de)硅(gui)粉相比(bi)，制(zhi)品(pin)中含(han)α- Si3N4的(de)(de)量增高(gao)。降低(di)硅(gui)粉的(de)(de)粒(li)徑，可(ke)以(yi)降低(di)制(zhi)品(pin)的(de)(de)顯微氣(qi)孔(kong)尺(chi)寸。適當的(de)(de)粒(li)度(du)(du)配比(bi)，可(ke)以(yi)提高(gao)制(zhi)品(pin)密度(du)(du)。

　　溫度對氮化(hua)速率影(ying)響很大。在970～1000℃氮化(hua)反應(ying)開始，在1250℃左右反應(ying)速率加快(kuai)。在高溫階段(duan)，由(you)于是放熱(re)反應(ying)，若溫度很快(kuai)超(chao)過硅的熔(rong)點(1420℃)，則易出現(xian)流硅，嚴重的將(jiang)使(shi)硅粉(fen)坯體熔(rong)融坍塌。

　　埃爾派位于山(shan)東省濰(wei)坊市安(an)丘市先進制造(zao)業產(chan)業園(yuan)，擁(yong)有逾50000平(ping)方(fang)米的機械生產(chan)基地和現代化(hua)的管理制度(du)，自成立(li)以(yi)(yi)來(lai)，牢記“以(yi)(yi)粉體技術開創先進材料(liao)的未來(lai)”的使命，秉(bing)承“合規篤信，和合共生”的價值觀，制定了“不求(qiu)所(suo)有，但求(qiu)所(suo)用”的人(ren)才戰略，與多所(suo)高等院校合作(zuo)簽署“產(chan)學研”發展計劃。

　　由埃爾派自主研制的(de)(de)粉碎機(ji)、分級(ji)機(ji)，以(yi)及顆粒整形、包覆、修(xiu)飾等關鍵技(ji)(ji)術的(de)(de)突破，打破了(le)國外技(ji)(ji)術壁壘，填補了(le)國內行(xing)業(ye)(ye)空白，大(da)大(da)推進(jin)了(le)醫藥、食品、化(hua)工、礦物、新材料(liao)、固廢(fei)處理等領域的(de)(de)技(ji)(ji)術進(jin)步和產業(ye)(ye)升級(ji)。先后榮(rong)獲(huo)科(ke)技(ji)(ji)部“科(ke)技(ji)(ji)型中(zhong)小企業(ye)(ye)技(ji)(ji)術創(chuang)新基金”、“山(shan)東(dong)省首批瞪羚(ling)企業(ye)(ye)”、“山(shan)東(dong)省隱形冠軍企業(ye)(ye)”、“高新技(ji)(ji)術企業(ye)(ye)”、“中(zhong)國專利山(shan)東(dong)明星企業(ye)(ye)”等榮(rong)譽稱(cheng)號。

　　從問題咨詢到(dao)方案設計(ji)，埃(ai)爾派(pai)為客戶(hu)(hu)提(ti)供(gong)最專(zhuan)業的解答和(he)最全面的解決辦法，并協助客戶(hu)(hu)擬(ni)定施工方案，為客戶(hu)(hu)提(ti)供(gong)最專(zhuan)業的“保(bao)姆級”私人訂制(zhi)服務。埃(ai)爾派(pai)已服務超(chao)過(guo)3000家(jia)海內外(wai)客戶(hu)(hu)，銷路遍布亞、非、歐、美與大洋(yang)洲的100多(duo)個國家(jia)和(he)地區，歸(gui)納(na)統(tong)計(ji)了上萬種物料的超(chao)微粉(fen)碎分級解決方案，贏得了客戶(hu)(hu)們的廣(guang)泛贊(zan)譽。

　　埃爾派建造的超微粉碎的實驗室凈化間內，配備小試、中試、小生產的超微粉氣流粉碎機、粒徑檢測(ce)、粉(fen)體特性檢測(ce)相(xiang)關的(de)(de)(de)儀器，可以(yi)(yi)精確分析(xi)不(bu)同(tong)原(yuan)料(liao)的(de)(de)(de)性質，提供批量(liang)的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)加工，豐富的(de)(de)(de)微粉(fen)經(jing)驗和專(zhuan)業的(de)(de)(de)粉(fen)碎設備可以(yi)(yi)大幅縮短需求方的(de)(de)(de)研發周期，并(bing)解決(jue)原(yuan)料(liao)微粉(fen)化過(guo)程中遇(yu)到的(de)(de)(de)各種(zhong)問題(ti)，歡迎(ying)有需要的(de)(de)(de)朋(peng)友來電(dian)垂詢!