Processen med at fremstille siliciumnitrid.

Fremgangsmåden til fremstilling af siliciumnitrid har en betydelig indvirkning på den krystallinske fase, renhed og kompakthed af materialet. Afhængigt af anvendelseskravene kan forskellige fremstillingsmetoder producere siliciumnitridmaterialer med forskellige egenskaber.

A. Direkte nitreringsmetode
Metodeoversigt

Direkte nitrering - er en proces, hvor siliciumdamp og nitrogen reagerer ved høje temperaturer for at danne siliciumnitrid, typisk ved temperaturer fra 1400 grader til 1500 grader, for at producere blandede fasematerialer -Si₃N₄ og -Si₃N₄.

Proceskontrol og relevante scenarier

Den direkte nitreringsmetode er velegnet til produktion i stor skala, men den kræver streng kontrol af parametre som temperatur, nitrogenrenhed og flowhastighed for at sikre produktets ensartethed og kompakthed. Denne metode er velegnet til fremstilling af bulk siliciumnitridmaterialer, som er meget udbredt i produktionen af ​​industriel strukturel keramik.

B. Dampaflejring (CVD)
princip

Kemisk dampaflejring (CVD) - er en proces, hvor silan (SiH₄) og ammoniak (NH₃) reagerer ved høje temperaturer og danner tynde film af siliciumnitrid. Ved at styre reaktionsgassens andel og strømningshastighed kan der opnås siliciumnitridfilm med ensartet tykkelse og høj renhed.

Fordele og ulemper:

Siliciumnitrid tynde film produceret af CVD har høj renhed og høj kompakthed, men udstyret til denne metode er komplekst og dyrt, og det er velegnet til fremstilling af tynde film i halvledere og mikroelektroniske enheder.

C. Højtryksnitrering
Driftsprincip og udstyrskrav

Højtryksnitreringsmetoden forbedrer tætheden og styrken af ​​siliciumnitrid ved at udføre nitreringsreaktionen ved høj temperatur og højt tryk. Højtryksmiljøet fremmer reaktionen af ​​silicium og nitrogen, hvilket reducerer reaktionstiden.

Denne metode er velegnet til fremstilling af strukturkeramik med høj densitet og bruges ofte til fremstilling af siliciumnitridmaterialer med høje styrkekrav, såsom højtydende lejer og skærende værktøjer, men udstyrskravene er høje, forberedelsesomkostningerne er høje, og den er velegnet til produktion af produkter med høj værditilvækst.

D. Selvudbredende højtemperatursyntese (SHS)
Metodeoversigt

Selvudbredende højtemperatursyntese (SHS) bruger de selvudbredende egenskaber ved kemiske reaktioner til at producere høje temperaturer ved antændelse for at fremme en spontan nitreringsreaktion til fremstilling af siliciumnitridpulver.

Proces egenskaber

SHS-metoden har høj reaktionshastighed og lavt energiforbrug, men stabiliteten og ensartetheden af ​​reaktionen er svær at kontrollere. Denne metode er velegnet til storskalaproduktion af pulvermaterialer og bruges hovedsageligt til applikationer som materialefyldning og pulverforstøvning.