Produktionsprocess för kiselnitrid

Feb 27, 2025 Lämna ett meddelande

Beroende på produktionsmetod kan kiselnitridprodukter delas in i reaktionssintringsprodukter, varmpressningsprodukter, atmosfäriska sintringsprodukter, isostatiska pressprodukter och reaktionsåterbränningsprodukter. Bland dem är reaktionssintring en allmänt använd metod för att framställa eldfasta kiselnitridprodukter.

Reaktionssintringsmetoden gör det möjligt att erhålla produkter från kiselnitrid genom pressning eller isostatisk pressning av finmalet kiselpulver (partikelstorleken överstiger vanligtvis inte 80 mikron), torka den gröna kroppen, värma den till 1350-1400 grader i kväve och nitrering under bränningsprocessen. I denna produktionsmetod har råvarans förhållanden, bränningsprocessen och atmosfären stor inverkan på produktens egenskaper.

Kiselpulver innehåller många föroreningar såsom Fe, Ca, Al, Ti, etc. Fe anses vara en katalysator i reaktionsprocessen. Det kan främja kiseldiffusion, men samtidigt kan det orsaka defekter som porer. Fes huvudsakliga roll är som tillsats: det kan fungera som en katalysator i reaktionsprocessen, vilket främjar bildandet av en oxidfilm av SiO2 på produktens yta; bildar ett järn-kiselsmältsystem och kväve löses i flytande FeSi2, vilket främjar bildningen av -Si3N4. Men om järnpartiklarna är för stora eller deras innehåll är för högt kommer defekter som porer att uppstå i produkten, vilket minskar dess prestanda. Typiskt är mängden tillsatt järn 0-5%. Föroreningar som Al, Ca och Ti bildar lätt en låg eutektikum med kisel. Lämpliga mängder tillsatser kan främja sintring och förbättra produktens prestanda.

Ju finare partikelstorlek av kiselpulver, desto större specifik yta och desto lägre bränntemperatur. Jämfört med större kiselpulver innehåller finare kiselpulver mer -Si3N4 i produkten. Att minska partikelstorleken på kiselpulver kan minska den mikroskopiska porstorleken i produkten. Ett lämpligt partikelstorleksförhållande kan öka produktens densitet.
 

Temperaturen har stor inverkan på nitreringshastigheten. Nitreringsreaktionen börjar vid en temperatur av 970-1000 grader, och reaktionshastigheten accelererar vid en temperatur av cirka 1250 grader. I högtemperatursteget, eftersom det är en exoterm reaktion, om temperaturen snabbt överstiger kiselns smältpunkt (1420 grader), kan kiselflöde uppstå och starka kiselpulverförformer kommer att smälta och spricka.