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基本信息

cas:12033-89-5
中文名称:氮化硅
中文别名:纳米氮化硅;氮化硅粉末;四氮化三硅;纳米四氮化三硅;
英文名称:Silicon Nitride
英文别名:Silicon nitride;Trisilicon tetranitride;
分子式:N4Si3
分子量:140.28300
精确质量:139.94300
PSA:12.96000
LOGP:-2.66560

物化性质

外观与性状:略米色粉末
密度:3.44 g/mL at 25 °C(lit.)
熔点:1900 °C
稳定性:Stable.

安全信息

安全说明:S22-S24/25
WGK Germany:3
危险类别码:R37
危险品标志:Xi

生产方法及用途

生产方法
1.主要有硅粉直接氮化法、二氧化硅还原法和氯化硅法。在大规模工业生产中,二氧化硅还原法更为人们所重视。二氧化硅还原法二氧化硅粉末100份(重量份,下同),混入炭黑35份,尿素树脂100份,然后加入800份水、0.1份氧化铝(作反应核用)、1份草酸铵和0.3份非离子表面活性剂(作分散剂),进行强搅拌,并在搅拌中加入氨水调整Ph值为9.0。将此混合好的料浆喷雾干燥,所得干燥物在电炉中,在氮气氛中,在1480℃进行3 h氮化还原反应。再将还原反应产物于。720℃,在空气中进行脱炭处理,制得氮化硅粉末成品。2.一般是用铁矾土,高岭土,黏土或其他含有Al2O3的物质添加一定量的碳,再在氮气气氛中加热到1300~1500℃,即得到产物Si3N4。其中使用的氮气一定要保证不含氧。3.硅直接氮化法 将硅粉放在氮气、氨气或氢氮混合气中,加热至1200~1450℃直接氮化制得。在1200~1300℃反应可制得α相含量高的Si3N4原始粉末,烧结成陶瓷时强度高。4.二氧化硅还原法 以二氧化硅、氮气和炭为原料制备氮化硅,反应式如下。
将硅石(或正硅酸乙酯水解制得的二氧化硅)与炭按一定比例充分混合,通入氮气加热至1400℃氮化24h。反应温度超过1550℃会生成SiC,因此需加入少量的Fe2O3来抑制SiC的生成,反应后用盐酸除去含铁的化合物,该方法制得的原料粉中α相含量高,但粉末中常有少量的SiO2杂质,这是有害的。5.气相合成法 以四氯化硅和氨气为原料生产氮化硅,反应式如下。
将四氯化硅与无水氨气在0℃的己烷中反应生成亚氨基硅[Si(NH)2],氨基硅[Si(NH2)4]和氯化铵沉淀,在真空中加热除去氯化铵之后,在惰性气体中加热分解生成氮化硅。也可用硅烷(SiH4)和氨气在1050~1350℃形成无定型Si3N4,在1450℃形成α相氮化硅。

用途

氮化硅粉末作为工程陶瓷材料,在工业上有广泛用途。主要用于超高温燃气透平,飞机引擎,透平叶片,热交换器,电炉等。也可作耐热涂层,用于火箭和原子能反应堆。 用于绝缘材料、机械耐磨材料、热机材料、切削工具、高级耐火材料及抗腐蚀、耐磨损密封部件等。氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。氮化硅摩擦系数小,用于高温轴承,其工作温度可达1200℃,比普通合金轴承的工作温度提高 5倍,而工作速度是普通轴承的10倍。利用氮化硅陶瓷很好的电绝缘性和耐急冷急热性可以用来做电热塞,用它进行汽车点火可使发动机起动时间大大缩短,并能在寒冷天气迅速起动汽车。氮化硅陶瓷还有良好的透微波性能、介电性以及高温强度,作为导弹和飞机的雷达天线罩。用作精细陶瓷烧结原料,耐腐蚀、耐磨、研磨原材料。

毒性