氮化矽陶瓷的制備方法
氮化矽陶瓷粉體制備有很多方法,簡單介紹下矽粉直接氮化法和SiO2還原氮化法
矽粉直接氮化法,該方法采用化學純的矽粉(分析純:95%以上)在NH3,N2+H2或N2氣氛中直接與氮反應實現,其反應方程式如下:矽粉直接氮化合成Si3N4微細粉的優點是工藝流程簡單,成本低缺點是該方法反應慢需較高的反應溫度和較長的反應時間,制備的Si3N4粒徑分布較寬,需要進壹步經過粉碎、磨細和純化才能達到質量要求。
SiO2還原氮化法,將SiO2的細粉與碳粉混合後,通過熱還原首先生成SiO,然後SiO再被氮化生成塊狀的Si3N4總的化學反應式為:SiO2還原氮化法的特點是原料來源豐富,反應產物是疏松粉末,與矽粉氮化產物不需要進行粉碎處理,從而避免了雜質的重新引入,所以用該法制得Si3N4粉末粒型規整,粒度分布窄。
Si3N4陶瓷材料作為壹種優異的高溫工程材料,最能發揮優勢的是其在高溫領域中的應用它極耐高溫,強度壹直可以維持到1200℃的高溫而不下降,受熱後不會熔成融體,壹直到1900℃才會分解,並有驚人的耐化學腐蝕性能,能耐幾乎所有的無機酸和30%以下的燒堿溶液,也能耐很多有機酸的腐蝕;同時又是壹種高性能電絕緣材料氮化矽與水幾乎不發生作用;在濃強酸溶液中緩慢水解生成銨鹽和二氧化矽;易溶於氫氟酸,與稀酸不起作用濃強堿溶液能緩慢腐蝕氮化矽,熔融的強堿能很快使氮化矽轉變為矽酸鹽和氨氮化矽材料的這些性能足以與高溫合金相媲美但作為高溫結構材料,它也存在抗機械沖擊強度低,容易發生脆性斷裂等缺點為此,在利用氮化矽制造復雜材料,尤其是氮化矽結合碳化矽以及用晶須和添加其它化合物進行氮化矽陶瓷增韌的研究中運用廣泛。