CN1051153A - 双管加压制备氮化硅超细粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新的制备氮化硅超细粉的方法,
属化学冶金中的陶瓷技术领域。本发明用液态四氯
化硅和气态氨作为原料,在一个双管反应器中,常温
下使其发生反应,生成二亚胺硅和氯化氨,将得到的
产品在非氧化气氛中升温,使副产品氯化氨升华挥
发,继续升温,使二亚胺硅分解成为氮化硅,再升温至
一定温度并保温一段时间,使无定形氮化硅转相成为
α相氮化硅。本发明的制备方法工艺简单,操作方
便,设备成本低,最后的产品纯度高。
Description
本发明涉及一种新的制备氮化硅超细粉的方法,属化学冶金中的陶瓷技术领域。
氮化硅是一种人工合成的非氧化物矿物。由于氮化硅具有比重低、热膨胀小、硬度大、弹性模量高、耐热性好等特点,其力学性能和热性能明显优于一般氧化物陶瓷,目前世界各国纷纷研制这种“象钢一样强,象金刚石一样硬和象铝一样轻”的新型陶瓷材料。通过反应烧结、热压烧结、无压烧结和重烧结等工艺可以制造出各种性能要求的,不同形状的氮化硅陶瓷制品,已成为一种重要的耐热、高强、耐磨、耐腐蚀的工程陶瓷材料。
目前,国内外有多种制备氮化硅的方法和工艺,如美国专利4,196,178介绍的氮化硅制造工艺,是使液态氨和液态四氯化硅在低温下发生反应,生成二亚胺硅和氯化氨,然后用液态氨反复洗涤,以除去氯化氨,接着在高温下加热二亚胺硅,最后得到α相氮化硅。用这种方法生产氮化硅的优点是最终产品的纯度高。其缺点是设备复杂,需要有低温设备和整套管路系统。操作步骤繁多,如低温反应生成的副产品氯化氨需要用液氨反复洗涤才能除去,为此,需要在3~4个液氨罐和与之配套的管路系统中反复操作。还有,低温反应时所用的稀释剂四氯化碳必须彻底除去,否则影响最终产品的纯度。另外,整个系统必须具有高密闭性,否则操作过程中带进的氧气会影响产品的纯度。
本发明的目的是使用与已有技术相同的原料,采用最简单的工艺和设备,简化操作步骤,制备α相氮化硅超细粉。
本发明的内容是在一个非氧化气氛中,将带有一定压力的氨气通入四氯化硅液体中,常温下发生反应,生成二亚胺硅和氯化氨,将得到的产物加热,使副产品氯化氨挥发,继续升温,使二亚胺硅分解,成为无定形氮化硅,再继续加热无定形氮化硅并保温一段时间,最后生成α相氮化硅超细粉。
附图说明:
图1是本发明所用的双管反应器。
图2是本发明工艺流程图。
下面结合附图,详细介绍本发明内容。如图1所示是本发明所用的双管反应器,其中1是外管,用刚玉或不锈钢(管内壁有涂料)制作,2是内管,用刚玉或碳化硅、氮化硅等制作,3是进气管,4是排气口。本发明的操作过程是:首先整个反应系统抽成低真空,将半导体纯的四氯化硅液体倒入内管中,从进气口通入高纯度氨气,加压到0.05~0.1MPa,室温下反应很快完成,由于反应过程放热,所以反应过程实际上是气态和液态的四氯化硅同时与氨气反应。然后将整个双筒反应器放入电阻炉内加热,以除去第一步反应中得到的副产物氯化氨。加热的同时,从进气管通入氮气,使整个系统处于非氧化气氛中。从500℃开始,氯化氨开始升华,一部分随排气管道排出,另一部分凝结在外管的管壁上。等温度升到950℃左右,氯化氨完全除去后,在无氧的操作箱中,取出内管,放入硅钼炉中,加热到1200℃,同时从进气管通入氮气,此时得到无定形氮化硅,继续加热到1450℃~1500℃,保温2~3小时,就能得到α相氮化硅。反应过程中系统的密封性要好,整个系统始终通入氮气作为惰性保护气体。双管反应器中内管用的材料最好不含氧,以提高产品纯度。
本发明的一个实施例是在20毫升的四氯化硅液体中通入0.05~0.1MPa的氨气,室温下反应半小时,然后将双筒反应器放入电阻炉内,一边从进气口通入氮气,一边升温到950℃,除去氯化氨,取出反应器内管,放入硅钼炉中,加热到1200℃,得到无定形氮化硅,继续升温至1450℃,并保温2小时,得到主相为α相的氮化硅。最后得到氮化硅的质量为:氮含量37~38%,氧含量小于2~3%,氯含量小于0.04%,α相氮化硅含量大于92%。
Claims (6)
1、一种用氨和四氯化硅作原料制备氮化硅超细粉的方法,其特征在于制备在一个非氧化气氛中进行,方法包括下列各步:
(1)将带有一定压力的氨气通入液态四氯化硅中,常温下发生反应,生成二亚胺硅和氯化氨;
(2)将第一步得到的产物加热,使副产品氯化氨挥发;
(3)继续升温,使二亚胺硅分解,成为无定形氮化硅;
(4)继续加热无定形氮化硅,并保温一段时间,最后生成α相氮化硅超细粉。
2、一种如权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中,氨气的压力为0.05~0.1MPa。
3、一种如权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的步骤(2)中,使氯化氨挥发的温度为500~950℃。
4、一种如权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的步骤(3)中,使二亚胺硅分解的温度为1200℃。
5、一种如权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的步骤(4)中,使无定形氮化硅转相成为α相氮化硅的温度是1450℃~1500℃,保温时间为2~3小时。
6、一种如权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的非氧化气氛是氮气气氛。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1064024C (zh) * | 1997-11-20 | 2001-04-04 | 浙江大学 | 一种制造高纯度超细氮化硅的方法及设备 |
CN100411976C (zh) * | 2006-05-12 | 2008-08-20 | 贾世恒 | 氮化硅陶瓷粉末的生产方法 |
CN105129750A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-09 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 雾化反应法制备氮化硅粉末的方法 |
CN106672922A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | 新特能源股份有限公司 | 一种生产氮化硅的系统 |
CN106672923A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | 新特能源股份有限公司 | 一种氮化硅的制备方法和生产氮化硅的系统 |
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CN110272283A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 江苏中能硅业科技发展有限公司 | 一种氮化硅粉的生产方法 |
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1990
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1064024C (zh) * | 1997-11-20 | 2001-04-04 | 浙江大学 | 一种制造高纯度超细氮化硅的方法及设备 |
CN100411976C (zh) * | 2006-05-12 | 2008-08-20 | 贾世恒 | 氮化硅陶瓷粉末的生产方法 |
CN105129750A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-09 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | 雾化反应法制备氮化硅粉末的方法 |
CN106672922A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | 新特能源股份有限公司 | 一种生产氮化硅的系统 |
CN106672923A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | 新特能源股份有限公司 | 一种氮化硅的制备方法和生产氮化硅的系统 |
CN106672922B (zh) * | 2015-11-11 | 2019-01-22 | 新疆晶硕新材料有限公司 | 一种生产氮化硅的系统 |
CN106672923B (zh) * | 2015-11-11 | 2019-05-17 | 新疆晶硕新材料有限公司 | 一种氮化硅的制备方法和生产氮化硅的系统 |
CN108394874A (zh) * | 2017-02-07 | 2018-08-14 | 新疆晶硕新材料有限公司 | 氮硅烷及其生产方法、氮化硅及其生产方法 |
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