手機(jī)掃碼訪問(wèn)本站
微信咨詢
【背景及概述】[1][2]
氮化硅有兩種晶體， 即低溫型α-氮化硅和高溫型β-氮化硅，及一種無(wú)定型。當(dāng)粉狀的 Si3N4在1200℃加熱超過(guò)4h，就形成 α-型，在1450℃加熱2h，就形成β-型。α-型為六方晶系結(jié)晶；β-型為立方晶系結(jié)晶。純者為無(wú)色，但通常所見(jiàn)為含微量雜質(zhì)者，呈灰色、灰褐色或黑色。相對(duì)分子質(zhì)量140.29。相對(duì)密度 3.44。本品不溶于水、酸、堿。不與水反應(yīng)；但在濃強(qiáng)酸中可水解，生成銨鹽和二氧化硅，與稀酸不起作用；溶于氫氟酸；濃強(qiáng)堿液可慢慢腐蝕本品； 熔融強(qiáng)堿可使本品轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷猁}和氨；在600℃ 以上能與過(guò)渡金屬氧化物、氧化鉛、氧化鋅和二氧化錫反應(yīng)，并放出一氧化氮和二氧化氮。常壓下1850℃～1900℃分解為氮及硅。氮化硅導(dǎo)熱系數(shù)為17.44～23.26W/(m·℃) (0～1000℃)。比熱容0.15～0.31kJ/(kg·℃) (0～1000℃)。線膨脹系數(shù)(3.0～3.2)×10-6/℃ (0～1000℃)。壓縮強(qiáng)度4413.2MPa。彎曲強(qiáng)度 78.456MPa。與碳化硅相比，氮化硅耐熱性稍低，而韌性稍高，碳化硅可用于高溫，本品用于較低溫度，一般使用溫度為1200～1300℃。是共價(jià)化合物，六方晶系，有α-和β -Si3N4兩種晶形。分子量140.29。于1 900℃升華分解。氮化硅的燒結(jié)體用作氣體透平、高溫引擎材料、汽車部件、柴油機(jī)部件、金屬切削工具；可以制備坩堝、噴嘴、電絕緣材料、精密陶瓷、玻璃等；也用作催化劑載體；本品最大特點(diǎn)是重量輕、耐熱性和耐磨性好。
【應(yīng)用】[2][3]
氮化硅陶瓷具有高強(qiáng)度、高彈性模量、耐磨、耐氧化、耐腐蝕、抗熱沖擊等優(yōu)良性能。除已成為金屬切削工具的重要材料外，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用并有許多潛在的用途。在陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)中，用來(lái)制備定子、轉(zhuǎn)子、渦形管等部件；氮化硅膜用作微電子技術(shù)電絕緣層；氮化硅晶須用于增強(qiáng)氧化鋁、碳化硅及玻璃陶瓷基和鋁基復(fù)合材料。在冶金、化學(xué)、機(jī)械、電子和軍事工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。氮化硅陶瓷的燒成可采用硅粉預(yù)先成型，然后在通氮的情況下燒結(jié)而成(反應(yīng)燒結(jié)法)，是使氮化硅的形成和燒結(jié)同時(shí)完成；或采用硅粉氮化反應(yīng)合成氮化硅粉后熱壓而成 (燒結(jié)法)。氮化硅膜是由氯化硅-氨 -氫等體系在一定溫度下用氣相沉積法形成，或采用射頻濺射法形成。
此外，納米氮化硅具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性， 耐高溫性能， 良好的機(jī)械性能及優(yōu)異的介電性能（高介電常數(shù)，高介電強(qiáng)度）， 在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用. 作為一種重要的陶瓷材料， 目前對(duì)它的表面改性大多是采用燒結(jié)助劑包覆氮化硅粉粒， 提高燒結(jié)助劑在氮化硅漿料中的分散程度及漿料的流動(dòng)性，從而提高陶瓷制品燒結(jié)密度和性能穩(wěn)定性 。
【制備】[2]
①純硅用氮?dú)饣虬睔庠?500℃下直接氮化，可制得氮化硅。
②二亞氨基硅的熱分解，可制得α- 型氮化硅。
③硅氮烷的熱分解。
④高純二氧化硅在氮?dú)饬髦杏锰歼€原。
⑤ 氣相合成。高純四氯化硅與氨在高溫下，進(jìn)行氣相反應(yīng)。
【主要參考資料】
[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典
[2] 簡(jiǎn)明精細(xì)化工大辭典
[3] 王君， 徐國(guó)財(cái)， 吉小利， 等. 納米氮化硅粉粒的表面改性研究[D]. ， 2003.