Proces przygotowania azotku krzemu

Metoda produkcji azotku krzemu ma znaczący wpływ na fazę kryształową, czystość i zwartość materiału. W zależności od wymagań dotyczących aplikacji różne metody produkcji mogą wytwarzać materiały azotku krzemu o różnych właściwościach.

A. Bezpośrednie azotowanie
Metodologia metody

Przegląd bezpośrednie azotowanie jest procesem, w którym para krzemowa i azot reagują w wysokich temperaturach, tworząc azotek krzemu, zwykle w temperaturach od 1400 do 1500 stopni, w celu wytwarzania materiałów w mieszanej fazie -Si₃n₄ i -Si₃n₄.

Kontrola procesu i obowiązujące scenariusze

Bezpośrednie azotowanie nadaje się do produkcji o dużej objętości, ale wymaga ścisłej kontroli parametrów, takich jak temperatura, czystość azotu i szybkość przepływu, aby zapewnić homogeniczny i kompaktowy produkt. Ta metoda nadaje się do produkcji masowych materiałów azotkowych krzemowych, które są szeroko stosowane w produkcji przemysłowej ceramiki strukturalnej.

B. Zasada odkładania pary (CVD)


Chemiczne odkładanie pary (CVD) jest procesem, w którym silan (sih₄) i amoniak (NH₃) reagują w wysokich temperaturach, tworząc cienkie warstwy azotku krzemu. Kontrolując proporcje i szybkość przepływu gazu reakcyjnego, można uzyskać filmy azotku krzemu o jednolitej grubości i wysokiej czystości.

Zalety i wady:

Cienkie warstwy azotku krzemu wytwarzanego metodą CVD są wysoką czystością i wysoce kompaktową, ale sprzęt tej metody jest złożony i kosztowny oraz nadaje się do produkcji cienkich warstw w półprzewodnikach i urządzeniach mikroelektronicznych.

C. Wysokie ciśnienie
Zasada pracy i sprzęt azotowania

Wymagania Metoda nitrowania pod wysokim ciśnieniem poprawia gęstość i wytrzymałość azotku krzemu poprzez wykonanie reakcji azotrowania w wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Środowisko pod wysokim ciśnieniem promuje reakcję krzemu i azotu, skracając czas reakcji.

Ta metoda jest odpowiednia do produkcji ceramiki strukturalnej o dużej gęstości i jest często stosowana w przygotowaniu materiałów azotku krzemu o wysokiej wytrzymałości, takich jak łożyska wysokowydajne i narzędzia tnące, ale wymagania dotyczące sprzętu są wysokie, koszt przygotowania jest wysoki i nadaje się do wytwarzania produktów o wysokiej wartości.

D. Synteza o wysokiej temperaturze (SHS)
Metodologia

Omówienie samobieżna synteza w wysokiej temperaturze (SHS) wykorzystuje charakterystykę samoopiejnych reakcji chemicznych do wytworzenia wysokich temperatur przez zapłon w celu stymulowania spontanicznej reakcji azotowania w celu wytworzenia proszku z azotku krzemu.

Charakterystyka procesu

Metoda SHS ma wysoką szybkość reakcji i niskie zużycie energii, ale stabilność i jednolitość reakcji są trudne do kontrolowania. Ta metoda nadaje się do produkcji materiałów proszkowych na dużą skalę i jest stosowana głównie do zastosowań takich jak napełnianie materiałów i spryskiwanie proszków.