背景及概述[1]
氮化硅基陶瓷作為一種高溫結(jié)構(gòu)材料，具有比重輕、熱膨脹系數(shù)小、硬度高、彈性模量高、耐磨損、耐熱沖擊、化學(xué)穩(wěn)定性和高溫?zé)崃W(xué)性能好等特點(diǎn)，因此氮化硅粉在高溫、高速、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)和高磨損的工作環(huán)境中具有特殊的使用價(jià)值，廣泛地應(yīng)用于能源、化工、軍工、航空航天、汽車工業(yè)、核動(dòng)力工程、電子電器、機(jī)械及冶金等領(lǐng)域。
制備[1-2]
報(bào)道一、
一種氮化硅粉的生產(chǎn)方法，具體包括以下步驟：
1）用氮?dú)夥磸?fù)置換管式反應(yīng)器1中的氣體至無(wú)水無(wú)氧條件，將四氯化硅送至管式反應(yīng)器1后，將氮?dú)夂桶睔饣旌蠚庖黄鹜ㄈ牍苁椒磻?yīng)器1中（氮?dú)夂桶睔獾哪柋葹?:1），氣體通入方向與四氯化硅的流速方向一致，管式反應(yīng)器1溫度控制在-50℃。反應(yīng)后的混合產(chǎn)物經(jīng)過濾器過濾得到固體產(chǎn)物Si(NH)2和NH4Cl，四氯化硅返回到四氯化硅儲(chǔ)罐中，在反應(yīng)系統(tǒng)中循環(huán)使用，過濾得到的固體產(chǎn)物Si(NH)2和氯化銨送入到洗滌過濾釜中，然后通入液氨清洗，除去氯化銨副產(chǎn)物，清洗后的液氨經(jīng)過回收處理進(jìn)行循環(huán)使用；
2）將清洗干燥后的Si(NH)2移入高溫爐中，在流動(dòng)氨氣氣氛保護(hù)下，升溫至800℃煅燒4h，得到非晶態(tài)氮化硅粉；
3）將得到的非晶態(tài)氮化硅粉體采用氣流磨細(xì)化且添加晶態(tài)氮化硅粉作為研磨助劑、壓塊后移入高溫結(jié)晶爐中，在氮?dú)鈿夥障律郎刂?500℃，煅燒1h后獲得亞微米等軸氮化硅粉。其中，雜質(zhì)Fe＜50ppm，Ga、Al雜質(zhì)合計(jì)＜20ppm；粒徑D50=330nm。
報(bào)道二、
一種制備高純度納米微米級(jí)球形氮化硅粉的方法如下：
將500ml石英玻璃反應(yīng)釜放置在-40℃低溫槽中，用氮?dú)夥磸?fù)置換反應(yīng)釜中的氣體至少3次，將反應(yīng)釜內(nèi)充滿氮?dú)?。先加?50ml的有機(jī)混合溶液和200ml的液氨，再加入20g四氯化硅后用攪拌器進(jìn)行快速攪拌。
反應(yīng)生成物二亞氨基硅、氯化銨與剩余未反應(yīng)的液氨、有機(jī)溶液形成酸奶狀的疏松混合物。等待沉淀15min后，二亞氨基硅將沉積于反應(yīng)釜上層3液氨層的下部。將上層的液氨抽出，重新加入100ml干凈液氨并進(jìn)行攪拌。等待沉淀15min后抽出反應(yīng)釜上層的液氨，并反復(fù)6次將氯化銨洗滌萃取干凈。洗滌萃取時(shí)管路9口部使用孔徑為1μm四氟乙烯濾膜防止穿濾，洗滌萃取6次后二亞氨基硅的回收率高于99.8％。
將石英玻璃反應(yīng)釜移出低溫槽，讓反應(yīng)釜中的少量液氨升溫?fù)]發(fā)。然后將反應(yīng)釜放入加熱爐中緩慢升溫至在50℃～90℃，快速攪拌將其中有機(jī)液體揮發(fā)。將燒結(jié)爐繼續(xù)升溫至1200℃，二亞氨基硅即可全部轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)氮化硅。
將非晶態(tài)氮化硅從石英玻璃反應(yīng)釜中取出，放入焙燒容器中置于氣氛爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以熱處理溫度為1450℃±30℃，保溫1±0.5小時(shí)，可獲得α-Si3N4含量97.8％，氧元素含量(wt％)〈0.8％，碳元素含量(wt％)〈0.2％，氯元素含量(ppm)〈200，粒度D50為0.5μm，比表面積為10m2的球形氮化硅粉。
參考文獻(xiàn)
[1][中國(guó)發(fā)明]CN201810207094.8一種氮化硅粉的生產(chǎn)方法
[2][中國(guó)發(fā)明,中國(guó)發(fā)明授權(quán)]CN201510657967.1一種制備微米納米級(jí)球形氮化硅粉的方法