氮化硅(Si3N4)陶瓷具有優(yōu)良的耐磨、耐蝕、高熱導、耐高溫性能以及良好的抗熱震性能，已廣泛應用于航空航天、機械、電子電力、化工等領(lǐng)域。隨著氮化硅軸承球、氮化硅基板等氮化硅制品逐步應用于風力發(fā)電設備及新能源汽車等領(lǐng)域，氮化硅陶瓷的應用需求不斷擴大，市場規(guī)模持續(xù)增長。氮化硅粉體作為生產(chǎn)氮化硅陶瓷的核心原料，其質(zhì)量的穩(wěn)定性、品質(zhì)的一致性，對制品生產(chǎn)的工藝穩(wěn)定和產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定起到?jīng)Q定性作用。
圖 氮化硅基板和陶瓷球，來源：中材高新
1、硅粉氮化法
硅粉氮化法是將亞微米級的硅粉在1200℃的高溫、氨氣或氮氣的氣氛下，硅與氨氣或氮氣直接反應制備氮化硅粉的方法，反應方程式如下：
此方法工藝簡單易行，設備操作用容易，無毒，產(chǎn)物重復性好，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，也是現(xiàn)在商業(yè)化應用最廣泛的方法之一。日本Denka、ALZchem、瑞典的H?gan?s（收購HC starck陶瓷粉末業(yè)務）和國內(nèi)的同立高科等多數(shù)企業(yè)均采用該方法生產(chǎn)氮化硅粉體。但此方法溫度高，時間長，生產(chǎn)效率較低，能耗較大，且粉體易結(jié)塊，破碎過程易引進雜質(zhì)。
2、硅亞胺熱解法
硅亞胺熱解法通過將氣態(tài)或者液態(tài)的SiCl4與NH3進行化學反應，生產(chǎn)Si(NH)2，并放出NH4Cl，經(jīng)過洗滌后進行熱處理結(jié)晶化，在1300~1500℃結(jié)晶化處理，生成α-Si3N4，超過1500℃則為β-Si3N4，反應方程式如下：
制備的產(chǎn)物形狀呈規(guī)則球形，α-Si3N4含量高，有較好的燒結(jié)性能，市場上品質(zhì)較高的粉體便是日本宇部（UBE）公司采用此方法制備的。隨著SiCl4等原料簡單易得，此方法成為第二大制備氮化硅的生產(chǎn)方法。此方法工藝步驟繁雜，成本較高。
3、燃燒合成法
自蔓延高溫合成（SHS）又稱為燃燒合成法，是制備氮化硅粉體的主要方法之一，其本質(zhì)與硅粉直接氮化法相似，需要使用燃料點燃硅粉，利用自放熱反應完成氮化，反應方程式如下：
資料來源：
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：高品質(zhì)氮化硅陶瓷粉體的關(guān)鍵制備技術(shù)
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