氮化硅(Si3N4)陶瓷具有優良的耐磨、耐蝕、高熱導、耐高溫性能以及良好的抗熱震性能，已廣泛應用于航空航天、機械、電子電力、化工等領域。隨著氮化硅軸承球、氮化硅基板等氮化硅制品逐步應用于風力發電設備及新能源汽車等領域，氮化硅陶瓷的應用需求不斷擴大，市場規模持續增長。氮化硅粉體作為生產氮化硅陶瓷的核心原料，其質量的穩定性、品質的一致性，對制品生產的工藝穩定和產品品質穩定起到決定性作用。

圖 氮化硅基板和陶瓷球，來源：中材高新

1、硅粉氮化法

硅粉氮化法是將亞微米級的硅粉在1200℃的高溫、氨氣或氮氣的氣氛下，硅與氨氣或氮氣直接反應制備氮化硅粉的方法，反應方程式如下：

此方法工藝簡單易行，設備操作用容易，無毒，產物重復性好，適用于工業化大規模生產，也是現在商業化應用最廣泛的方法之一。日本Denka、ALZchem、瑞典的H?gan?s（收購HC starck陶瓷粉末業務）和國內的同立高科等多數企業均采用該方法生產氮化硅粉體。但此方法溫度高，時間長，生產效率較低，能耗較大，且粉體易結塊，破碎過程易引進雜質。

2、硅亞胺熱解法

硅亞胺熱解法通過將氣態或者液態的SiCl4與NH3進行化學反應，生產Si(NH)2，并放出NH4Cl，經過洗滌后進行熱處理結晶化，在1300~1500℃結晶化處理，生成α-Si3N4，超過1500℃則為β-Si3N4，反應方程式如下：

制備的產物形狀呈規則球形，α-Si3N4含量高，有較好的燒結性能，市場上品質較高的粉體便是日本宇部（UBE）公司采用此方法制備的。隨著SiCl4等原料簡單易得，此方法成為第二大制備氮化硅的生產方法。此方法工藝步驟繁雜，成本較高。

3、燃燒合成法

自蔓延高溫合成（SHS）又稱為燃燒合成法，是制備氮化硅粉體的主要方法之一，其本質與硅粉直接氮化法相似，需要使用燃料點燃硅粉，利用自放熱反應完成氮化，反應方程式如下：

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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：高品質氮化硅陶瓷粉體的關鍵制備技術