Processen att framställa kiselnitrid.

Metoden för att framställa kiselnitrid har en betydande inverkan på den kristallina fasen, renheten och kompaktheten hos materialet. Beroende på applikationskraven kan olika beredningsmetoder producera kiselnitridmaterial med olika egenskaper.

A. Direktnitreringsmetod
Metodöversikt

Direktnitrering - är en process där kiselånga och kväve reagerar vid höga temperaturer för att bilda kiselnitrid, vanligtvis vid temperaturer från 1400 grader till 1500 grader, för att producera blandade fasmaterial -Si₃N₄ och -Si₃N₄.

Processkontroll och tillämpliga scenarier

Direktnitreringsmetoden är lämplig för storskalig produktion, men den kräver strikt kontroll av parametrar som temperatur, kvävets renhet och flödeshastighet för att säkerställa produktens enhetlighet och kompakthet. Denna metod är lämplig för att tillverka kiselnitridmaterial i bulk, som används i stor utsträckning vid tillverkning av industriella strukturella keramik.

B. Vapor Deposition (CVD)
princip

Kemisk ångavsättning (CVD) - är en process där silan (SiH₄) och ammoniak (NH₃) reagerar vid höga temperaturer för att bilda tunna filmer av kiselnitrid. Genom att kontrollera reaktionsgasens proportion och flödeshastighet kan kiselnitridfilmer med enhetlig tjocklek och hög renhet erhållas.

Fördelar och nackdelar:

Kiselnitrid tunna filmer producerade av CVD har hög renhet och hög kompaktitet, men utrustningen för denna metod är komplex och dyr, och den är lämplig för att producera tunna filmer i halvledare och mikroelektroniska enheter.

C. Högtrycksnitrering
Funktionsprincip och utrustningskrav

Högtrycksnitreringsmetoden förbättrar densiteten och styrkan hos kiselnitrid genom att utföra nitreringsreaktionen vid hög temperatur och högt tryck. Högtrycksmiljön främjar reaktionen av kisel och kväve, vilket minskar reaktionstiden.

Denna metod är lämplig för tillverkning av högdensitetsteknikkeramik och används ofta vid framställning av kiselnitridmaterial med höga hållfasthetskrav, såsom högpresterande lager och skärverktyg, men utrustningskraven är höga, beredningskostnaden är hög och den är lämplig för produktion av produkter med högt förädlingsvärde.

D. Självförökande högtemperatursyntes (SHS)
Metodöversikt

Självförökande högtemperatursyntes (SHS) använder de självförökande egenskaperna hos kemiska reaktioner för att producera höga temperaturer genom antändning för att främja en spontan nitreringsreaktion för att producera kiselnitridpulver.

Processegenskaper

SHS-metoden har hög reaktionshastighet och låg energiförbrukning, men stabiliteten och enhetligheten i reaktionen är svår att kontrollera. Denna metod är lämplig för storskalig produktion av pulvermaterial och används främst för applikationer som materialfyllning och pulverförstoftning.