使用者18026284592922021-08-10 06:47:54

（1）矽粉直接氮化法

矽粉直接氮化法是最早的製備氮化矽粉體所用的方法，目前仍然在國內廣泛的使用。該方法比較簡單，成本較低，將金屬矽粉置於氮氣或者氨氣的氣氛下加熱，金屬矽粉與氮源直接反應生成氮化矽粉體。其反應方程式如下：

3Si+2N2（g）=Si3N4 （1）

3Si+4NH3（g）=Si3N4+6H2（g） （2）

這種方法成本較低、所需裝置要求也不高，然而，金屬矽粉的氮化反應是一個放熱反應，如果氮化過程中熱量不能及時釋放，會使得附近的金屬矽粉熔化，嚴重的影響氮化反應。因此，這種工藝必須嚴格的控制氮化溫度、氮化速度、原料的粒度以及稀釋劑的濃度等。合成的氮化矽為不均勻的塊狀，因此，還需要用球磨或者其他的方法制備成氮化矽粉末，效率不高，在過程中還容易引入雜質；

（2）碳熱還原法

碳熱還原法是在高溫氮氣環境下，用碳還原SiO2粉，SiO2首先被還原成氣相SiO，氣相SiO和氣氛中的氮氣反應生成氮化矽，其總反應方程式如下：

3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）=Si3N4（s）+6CO（g） （3）

碳熱還原法所用的原料成本較低，製備的粉末產品粒度小，反應速度快，α-Si3N4含量高，適合大規模的生產。然而，這種方法制備的氮化矽粉末中經常含有殘餘的碳或者碳化矽，所以製備的粉末純度不高，影響了產品的質量和應用。

（3）熱分解法

這種方法利用低溫下的SiCl4與氨氣發生反應得到固相的亞氨基矽（Si（NH2）或胺基矽（Si（NH2）4），這兩種矽化物在高溫下分解可以得到氮化矽粉末。這種方法反應效率高，可以在短時間內製備大量的純度較高的氮化矽粉末。這種方法制備的氮化矽粉末粒徑均勻，純度高，是製備高質量的氮化矽粉末所使用的工藝。目前，這種方法已經成為商業化高純高質量氮化矽粉末生產所使用的最主要的方法；

（4）溶膠-凝膠法

溶膠凝膠法是一種製備均勻的，高質量的氮化矽粉體的方法，通常利用高活性的矽源作為前驅體，在液相存在的情況下，將原料均勻的混合，形成穩定不聚沉的溶膠。經陳化後，緩慢聚合成凝膠，再經乾燥-燒結後可製備奈米級別的氮化矽粉體。這種方法克服了其他方法混料不均勻，粒度分佈差距較大的缺點。

（5）化學氣相反應法

高溫化學氣相反應法（CVD）是利用氣態的矽源，例如SiCl4和SiH4等，與氣態的氮源如NH3反應，而製備出高純的，超細的氮化矽粉末的方法，反應方程式如下：

3SiCl4（g）+16NH3（g）=Si3N4（s）+12NH4Cl（g） （4）

3SiH4（g）+4NH3（g）=Si3N4（S）+12H2（g） （5）

由於其反應過程為氣相反應過程，其混合均勻，反應過程速度很快，很容易透過控制氣相的流動來控制反應的進度；

（6）自蔓延高溫合成法

自蔓延高溫合成又稱為SHS，是利用化學反應放出的熱量作為熱源，對鄰近反應物進行加熱，使反應得以持續和傳導的一種合成技術。反應一旦開始，不需要外界提供能量，反應依靠自身放熱一直持續下去，直到反應完全結束。

由於矽粉的氮化是大量放熱反應，所以，氮化矽可以利用自蔓延合成的方式來製備其生產裝置和工藝都比較簡單，反應速度快^以這種方式製備的氮化矽粉末純度高，燒結活性好。然而，這種工藝需要控制好熱量的擴散，如擴散不好，其容易發生大童的熔矽現象而阻止氮化反應。

使用者16053803366312022-03-20 11:54:55

製備氮化矽化學方程式是3SiO2＋4N2＝Si3N4＋2N2O3，氮化矽是一種重要的結構陶瓷材料。它是一種超硬物質，本身具有潤滑性，並且耐磨損，為原子晶體；高溫時抗氧化。

而且它還能抵抗冷熱衝擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是由於氮化矽陶瓷具有如此優異的特性，人們常常利用它來製造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。

如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化矽陶瓷來製造發動機部件的受熱面，不僅可以提高柴油機質量，節省燃料，而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都已研製出了這種柴油機。