о отримання порошків Si3N4 використовують такі методи:
Класичний процес азотування кремнієвого порошку. Пряме азотування порошку кремнію в потоці азоту або аміаку. Залежно від вимог, що пред'являються до одержуваному продукту, використовують порошки кремнію різної чистоти і дисперсності, вводять активують добавки, виробляють контроль чистоти кремнію, азоту та тиску газу.
Звичайно застосовується двохстадійний процес азотування кремнію: перша стадія при температурах 1573-1623 К протягом 10 - 50 год, а друга стадія при температурах 1723-1923 К протягом 8 - 10 год. Після першої стадії виробляється тонкий помел продукту з метою руйнування кірки з нітриду кремнію, що утворилася на поверхні зерен кремнію. У порошку Si 3 N 4 після другої стадії вміст азоту становить близько 26% (по масі), а вільного кремнію близько 6%. Такий порошок може мати і технічне застосування як порівняно дешеву сировину, наприклад при отриманні виробів реакційним спіканням. Після другої стадії азотування вміст азоту в продукті може становити до 38%, а вільного кремнію менше 0,8%. Зернистість готового товарного порошку залежить від ступеня розмелювання і може доходити до питомої поверхні, рівної 6000 м 2/г.
карботермічним відновлення оксиду кремнію або містять його речовин в азотовмісними атмосфері. Відновлення оксиду кремнію вуглецем з одночасним азотуванням в потоці азоту або аміаку при температурах 1373-1723 К. Цей метод дозволяє отримувати монозерністие, активно - спікливі порошки з розмірами частинок нітриду кремнію 0,5-1 мкм, в яких вміст? -Si 3 N 4 не менше 95%, а металевих домішок менш 0,1% [17]. Метод привабливий ще й тим, що дозволяє отримувати порівняно дешеві порошки нітриду кремнію, використовуючи як вихідної речовини кремнієву кислоту, кремнезем кристалічний і аморфний, природний туф та ін., А в якості відновника аморфний вуглець, графіт, карбід кремнію, нафтовий кокс, карбонізувалось смолу [6].
При отриманні порошку нітриду кремнію з даного методу у вихідну шихту вводяться добавки, що активізують процес утворення нітриду кремнію (готовий порошок нітриду кремнію, оксид заліза, надмірна кількість вуглецю і т.д.). Оксид заліза потім відмивають від утворився продукту соляною кислотою, а надлишок вуглецю видаляють випалюванням у окисної атмосфері при 873 - 1073 К [7].
газофазний синтез з галоідов кремнію і аміаку з осадженням продуктів реакції.
Термічне розкладання ДИАМИДА кремнію Si (NH) 2, отриманого різними методами.
5 високотемпературний синтез (СВС - метод) заснований на використанні значного (близько 187 кДж/моль при 1 703 К) теплового ефекту реакції взаємодії азоту з кремнієм. При ініціюванні цієї реакції шляхом створення локального розігріву фронт горіння в порошкових сумішах поширюється мимовільно за рахунок зазначеного теплового ефекту.
Плазменно-хімічний синтез (ПХС) здійснюється плазмі при 5000 - 10000 К. Особливості порошків Si 3 N 4, отриманих цим методом, висока дисперсність, відповідно висока активність до спікання (розміри частинок 0,01 - 0 , 1 мкм йди ще менше - 5 - 15 нм [8, 9]), невисока насипна щільності (100 кг/м 3); здатність до гідролізу при зберіганні у вологому повітрі (що вимагає розфасовки та зберігання порошку Si, N 4 сухим або в інертній атмосфері).
У технології отримання порошків методами простого азотування і СВС застосовується двухстадийное азотування з проміжним помелом. Операцію подрібнення порошків кремнію, нітриду кремнію і оксидних добавок доводиться використовувати і при отриманні виробів з Si 3 N 4 спіканням, гарячим пресуванням і реакційним спіканням [10]. Крім того, при здійсненні технологій необхідно змішування порошкових компонентів, ретельність виконання якого істотно впливає на якість одержуваного продукту Si 3 N 4. Змішування, як правило, поєднують з подрібненням компонентів.
Для подрібнення і змішування широко використовують кульові млини [11]. У них забруднення бувають мінімальними, якщо в якості мелють тел використовувати кулі або циліндри з Si 3 N 4 або з інших оксидів, які спеціально вводять в шихту як активаторів процесу спікання. Корпус млини футеруют інертним по відношенню до компонентів подрібнюваного порошку (шихти) матеріалом, легко видаляється при нагріванні, наприклад поліетиленом або тефлоном. Кульові млини дозволяють розмолоти частинки порошку до середнього розміру порядку 1 мкм. Для подрібнення однокомпонентного порошку можна застосовувати Вибро, які простіше в експлуатації і більш продуктивні. Проте їх металеві мелють тіла викликають забруднення порошку, видалення якого розчинами кислот створює нові проблеми.
Для подрібнення порошку кремнію до питомої поверхні 23300 м 2/кг (середній розмір зерна близько 1 мкм) пропонується застосовувати [12] Аттритори - різнов...
