氮化硅(Si3N4)陶瓷具有優(yōu)良的耐磨、耐蝕、高熱導(dǎo)、耐高溫性能以及良好的抗熱震性能，已廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、電子電力、化工等領(lǐng)域。隨著氮化硅軸承球、氮化硅基板等氮化硅制品逐步應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及新能源汽車等領(lǐng)域，氮化硅陶瓷的應(yīng)用需求不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。氮化硅粉體作為生產(chǎn)氮化硅陶瓷的核心原料，其質(zhì)量的穩(wěn)定性、品質(zhì)的一致性，對(duì)制品生產(chǎn)的工藝穩(wěn)定和產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定起到?jīng)Q定性作用。

圖 氮化硅基板和陶瓷球，來(lái)源：中材高新

1、硅粉氮化法

硅粉氮化法是將亞微米級(jí)的硅粉在1200℃的高溫、氨氣或氮?dú)獾臍夥障拢枧c氨氣或氮?dú)庵苯臃磻?yīng)制備氮化硅粉的方法，反應(yīng)方程式如下：

此方法工藝簡(jiǎn)單易行，設(shè)備操作用容易，無(wú)毒，產(chǎn)物重復(fù)性好，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，也是現(xiàn)在商業(yè)化應(yīng)用最廣泛的方法之一。日本Denka、ALZchem、瑞典的H?gan?s（收購(gòu)HC starck陶瓷粉末業(yè)務(wù)）和國(guó)內(nèi)的同立高科等多數(shù)企業(yè)均采用該方法生產(chǎn)氮化硅粉體。但此方法溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低，能耗較大，且粉體易結(jié)塊，破碎過程易引進(jìn)雜質(zhì)。

2、硅亞胺熱解法

硅亞胺熱解法通過將氣態(tài)或者液態(tài)的SiCl4與NH3進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)Si(NH)2，并放出NH4Cl，經(jīng)過洗滌后進(jìn)行熱處理結(jié)晶化，在1300~1500℃結(jié)晶化處理，生成α-Si3N4，超過1500℃則為β-Si3N4，反應(yīng)方程式如下：

制備的產(chǎn)物形狀呈規(guī)則球形，α-Si3N4含量高，有較好的燒結(jié)性能，市場(chǎng)上品質(zhì)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(jiǎn)單易得，此方法成為第二大制備氮化硅的生產(chǎn)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(zhì)與硅粉直接氮化法相似，需要使用燃料點(diǎn)燃硅粉，利用自放熱反應(yīng)完成氮化，反應(yīng)方程式如下：

資料來(lái)源：

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：高品質(zhì)氮化硅陶瓷粉體的關(guān)鍵制備技術(shù)