Prosessen med å tilberede silisiumnitrid.

Metoden for å produsere silisiumnitrid har en betydelig innvirkning på den krystallinske fasen, renheten og kompaktheten til materialet. Avhengig av applikasjonskravene kan forskjellige prepareringsmetoder produsere silisiumnitridmaterialer med forskjellige egenskaper.

A. Direkte nitreringsmetode
Metodikkoversikt

Direkte nitrering - er en prosess der silisiumdamp og nitrogen reagerer ved høye temperaturer for å danne silisiumnitrid, typisk ved temperaturer fra 1400 grader til 1500 grader, for å produsere blandede fasematerialer -Si₃N₄ og -Si₃N₄.

Prosesskontroll og aktuelle scenarier

Den direkte nitreringsmetoden er egnet for storskala produksjon, men den krever streng kontroll av parametere som temperatur, nitrogenrenhet og strømningshastighet for å sikre produktets enhetlighet og kompakthet. Denne metoden er egnet for å produsere bulk silisiumnitridmaterialer, som er mye brukt i produksjon av industriell strukturell keramikk.

B. Vapor Deposition (CVD)
prinsipp

Kjemisk dampavsetning (CVD) - er en prosess der silan (SiH₄) og ammoniakk (NH₃) reagerer ved høye temperaturer for å danne tynne filmer av silisiumnitrid. Ved å kontrollere andelen og strømningshastigheten til reaksjonsgassen, kan silisiumnitridfilmer med jevn tykkelse og høy renhet oppnås.

Fordeler og ulemper:

Silisiumnitrid-tynne filmer produsert av CVD har høy renhet og høy kompakthet, men utstyret til denne metoden er komplekst og dyrt, og det er egnet for å produsere tynne filmer i halvledere og mikroelektroniske enheter.

C. Høytrykksnitrering
Driftsprinsipp og utstyrskrav

Høytrykksnitreringsmetoden forbedrer tettheten og styrken til silisiumnitrid ved å utføre nitreringsreaksjonen ved høy temperatur og høyt trykk. Høytrykksmiljøet fremmer reaksjonen av silisium og nitrogen, og reduserer reaksjonstiden.

Denne metoden er egnet for å produsere strukturell keramikk med høy tetthet og brukes ofte til fremstilling av silisiumnitridmaterialer med høye styrkekrav, for eksempel høyytelseslager og skjæreverktøy, men utstyrskravene er høye, forberedelseskostnadene er høye, og den er egnet for produksjon av høyverdiprodukter.

D. Selvforplantende høytemperatursyntese (SHS)
Metodikkoversikt

Selvforplantende høytemperatursyntese (SHS) bruker de selvforplantende egenskapene til kjemiske reaksjoner for å produsere høye temperaturer ved tenning for å fremme en spontan nitreringsreaksjon for å produsere silisiumnitridpulver.

Prosessegenskaper

SHS-metoden har høy reaksjonshastighet og lavt energiforbruk, men stabiliteten og jevnheten til reaksjonen er vanskelig å kontrollere. Denne metoden er egnet for storskala produksjon av pulvermaterialer og brukes hovedsakelig til bruksområder som materialfylling og pulverforstøvning.