12033-89-5/氮化硅粉的生產方法

背景及概述^[1]

氮化硅基陶瓷作為一種高溫結構材料，具有比重輕、熱膨脹系數小、硬度高、彈性模量高、耐磨損、耐熱沖擊、化學穩定性和高溫熱力學性能好等特點，因此氮化硅粉在高溫、高速、強腐蝕介質和高磨損的工作環境中具有特殊的使用價值，廣泛地應用于能源、化工、軍工、航空航天、汽車工業、核動力工程、電子電器、機械及冶金等領域。

制備^[1-2]

報道一、

一種氮化硅粉的生產方法，具體包括以下步驟：

1）用氮氣反復置換管式反應器1中的氣體至無水無氧條件，將四氯化硅送至管式反應器1后，將氮氣和氨氣混合氣一起通入管式反應器1中（氮氣和氨氣的摩爾比為1:1），氣體通入方向與四氯化硅的流速方向一致，管式反應器1溫度控制在-50℃。反應后的混合產物經過濾器過濾得到固體產物Si(NH)₂和NH₄Cl，四氯化硅返回到四氯化硅儲罐中，在反應系統中循環使用，過濾得到的固體產物Si(NH)₂和氯化銨送入到洗滌過濾釜中，然后通入液氨清洗，除去氯化銨副產物，清洗后的液氨經過回收處理進行循環使用；

2）將清洗干燥后的Si(NH)₂移入高溫爐中，在流動氨氣氣氛保護下，升溫至800℃煅燒4h，得到非晶態氮化硅粉；

3）將得到的非晶態氮化硅粉體采用氣流磨細化且添加晶態氮化硅粉作為研磨助劑、壓塊后移入高溫結晶爐中，在氮氣氣氛下升溫至1500℃，煅燒1h后獲得亞微米等軸氮化硅粉。其中，雜質Fe＜50ppm，Ga、Al雜質合計＜20ppm；粒徑D50=330nm。

報道二、

一種制備高純度納米微米級球形氮化硅粉的方法如下：

將500ml石英玻璃反應釜放置在-40℃低溫槽中，用氮氣反復置換反應釜中的氣體至少3次，將反應釜內充滿氮氣。先加入150ml的有機混合溶液和200ml的液氨，再加入20g四氯化硅后用攪拌器進行快速攪拌。

反應生成物二亞氨基硅、氯化銨與剩余未反應的液氨、有機溶液形成酸奶狀的疏松混合物。等待沉淀15min后，二亞氨基硅將沉積于反應釜上層3液氨層的下部。將上層的液氨抽出，重新加入100ml干凈液氨并進行攪拌。等待沉淀15min后抽出反應釜上層的液氨，并反復6次將氯化銨洗滌萃取干凈。洗滌萃取時管路9口部使用孔徑為1μm四氟乙烯濾膜防止穿濾，洗滌萃取6次后二亞氨基硅的回收率高于99.8％。

將石英玻璃反應釜移出低溫槽，讓反應釜中的少量液氨升溫揮發。然后將反應釜放入加熱爐中緩慢升溫至在50℃～90℃，快速攪拌將其中有機液體揮發。將燒結爐繼續升溫至1200℃，二亞氨基硅即可全部轉變為非晶態氮化硅。

將非晶態氮化硅從石英玻璃反應釜中取出，放入焙燒容器中置于氣氛爐中在氮氣保護下以熱處理溫度為1450℃±30℃，保溫1±0.5小時，可獲得α-Si3N4含量97.8％，氧元素含量(wt％)〈0.8％，碳元素含量(wt％)〈0.2％，氯元素含量(ppm)〈200，粒度D50為0.5μm，比表面積為10m2的球形氮化硅粉。

參考文獻

[1][中國發明]CN201810207094.8一種氮化硅粉的生產方法

[2][中國發明,中國發明授權]CN201510657967.1一種制備微米納米級球形氮化硅粉的方法