氮化硅(Si₃N₄)是一种尖端陶瓷材料,以其高强度、耐久性以及耐高温和耐腐蚀特性而闻名。这种先进材料特别适用于冶金、制造等行业的高应力、高温环境。我们同时供应氮化硅铁、氮化铬铁、氮化锰等其他氮化物合金产品。
氮化硅概述
氮化硅(Si₃N₄)是一种高强度灰白色粉末,通过在氮气氛围中加热硅粉或使硅卤化物与氨反应制得。这种耐用化合物具有优异的抗氧化性,不与大多数酸发生反应,化学性质极为稳定,是极端环境应用的理想材料。
氮化硅化学成分
牌号 | N | Si | Ca≤ | O≤ | C≤ | Al≤ | Fe≤ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Si₃N₄85-99 | 32-39 | 55-60 | 0.25 | 1.5 | 0.3 | 0.5 | 0.25 |
注:所有数值均为百分比含量(%)
氮化硅粉体核心特性
高纯度:杂质含量<200ppm
断裂强度高:耐磨性优异
热稳定性好:热膨胀系数低
耐腐蚀性强:耐温达1900℃
宏顺高品质氮化硅粉
高α相含量:确保陶瓷制品获得较佳强度
窄粒度分布:D50粒径集中,提高产品一致性
低杂质控制:Fe、Al含量≤0.5%,减少产品缺陷
氮化硅主要应用领域
钢铁冶金
保护涂层:钢坯热处理防氧化,减少氧化损失达90%
耐火材料:高炉内衬稳定性提升
钢筋生产:作为氮源生产高强度螺纹钢
高温陶瓷
发动机部件:活塞环、涡轮转子
金属成型模具:轧辊、挤压模具
机械化工
精密轴承:陶瓷球轴承
耐腐蚀阀门:化工泵密封件
氮化硅生产工艺
根据生产方法,氮化硅制品可分为反应烧结、热压、无压烧结、等静压和反应再结合。其中,反应烧结因其高性和成本效益,是生产氮化硅耐火材料广泛使用的方法。
1. 反应烧结工艺
反应烧结法包括将硅粉(粒径通常小于80μm)精细研磨,然后使用机械或等静压将其压制成致密的形状。然后将坯体干燥,并在氮气氛围中加热至1350°C至1400°C。在此高温过程中,烧结和氮化同时发生,从而形成致密耐用的氮化硅结构。
该方法的有效性很大程度上依赖于对原材料纯度、烧结条件和气氛稳定性的精确控制,以获得具有高性能特征的高质量产品。
2. 杂质和添加剂的影响
硅粉中铁、钙、铝和钛等杂质的存在会极大地影响产品质量。例如:
铁 (Fe):铁通常被视为反应过程中的催化剂,它促进硅的扩散,但过量的铁会导致孔隙和结构缺陷。在控制量(通常为 0-5%)下,铁可以促进表面形成 SiO₂ 氧化膜,从而提高耐腐蚀性。铁还能与硅相互作用形成 FeSi₂ 熔体相,该熔体相吸收氮并促进 β-Si₃N₄ 的形成。然而,过大或过量的铁颗粒可能会产生孔隙,从而降低产品的机械强度。
铝、钙和钛:这些元素与硅形成共晶体系,可以增强烧结。通过降低烧结温度并促进致密化,少量的这些杂质可以提高产品的整体强度和稳定性。
3. 硅颗粒尺寸的影响
更细的硅颗粒具有更大的比表面积,能够在较低温度下烧结。这一特性有利于提高α-Si₃N₄的含量,从而提高产品的稳定性。此外,降低颗粒尺寸可以大限度地减少微孔的形成,从而提高氮化硅产品的致密度和机械完整性。因此,适当控制颗粒尺寸分布可以显著提高产品质量,平衡孔隙率和致密度,以满足特定的性能需求。
4. 温度和氮化速率
温度控制对于氮化至关重要。氮化通常在970-1000°C开始,反应速度在1250°C左右显著加快。然而,过快超过硅的熔点(1420°C)会导致放热反应导致熔化失控,从而导致硅流动并可能使粉末状硅塌陷。因此,控制加热速率对于保持产品的结构和避免缺陷至关重要。
通过精心管理这些参数,HSferroalloy 的氮化硅产品实现了一致的质量和性能,非常适合需要高耐用性、耐腐蚀性和热稳定性的应用。
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