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商品描述：

商品属性

氮化硅

中文名称：氮化硅

中文别名：四氮化三硅

英文名称：Silicon Nitride

分子式: N4Si3

分子量: 140.28

CAS号：12033-89-5

质检信息

质检项目指标值

含量 ≥99.9%

PSA： 12.96000

LOGP： -2.66560

化学特性

氮化硅属于共价键结合的化合物，为棕略米色粉末;密度：3.44 g/mL at 25 °C(lit.)熔点：1900 °C易溶于氢氟酸，不溶于冷、热水及稀酸，对于浓硫酸和浓氢氧化钠溶液作用也极缓慢。氮化硅陶瓷属多晶材料，晶体结构属六方晶系，一般分为α、β两种晶向，均由[SiN4]4-四面体构成，其中β-Si3N4对称性较高，摩尔体积较小，在温度上是热力学稳定相，而α-Si3N4在动力学上较容易生成，高温（1400℃～1800℃）时，α相会发生相变，成为β型，这种相变是不可逆的，故α相有利于烧结。也是一种重要的结构陶瓷材料，硬度大，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。

产品用途

氮化硅用作工程陶瓷材料，在工业上有广泛用途。超高温燃气透平，飞机引擎，透平叶片，热交换器，电炉等。也可作耐热涂层，用于火箭和原子能反应堆。用于绝缘材料、机械耐磨材料、热机材料、切削工具、高级耐火材料及抗腐蚀、耐磨损密封部件等。氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。氮化硅摩擦系数小，用于高温轴承，其工作温度可达1200℃，比普通合金轴承的工作温度提高 5倍，而工作速度是普通轴承的10倍。利用氮化硅陶瓷很好的电绝缘性和耐急冷急热性可以用来做电热塞，用它进行汽车点火可使发动机起动时间大大缩短，并能在寒冷天气迅速起动汽车。氮化硅陶瓷还有良好的透微波性能、介电性以及高温强度，作为导弹和飞机的雷达天线罩。用作精细陶瓷烧结原料，耐腐蚀、耐磨、研磨原材料。

毒性

生产方法

二氧化硅还原法和氯化硅法;混入炭黑35份，尿素树脂100份，然后加入800份水、0.1份氧化铝(作反应核用)、1份草酸铵和0.3份非离子表面活性剂(作分散剂)，进行强搅拌，并在搅拌中加入氨水调整Ph值为9.0。将此混合好的料浆喷雾干燥，所得干燥物在电炉中，在氮气氛中，在1480℃进行3h氮化还原反应。再将还原反应产物于。720℃，在空气中进行脱炭处理，制得氮化硅粉末成品。SiO2+C→SiO+CO3SiO2+3C+N2→Si3N4+3CO。

六方 β-Si3N4

可在1300-1400℃的条件下用单质硅和氮气直接进行化合反应得到氮化硅：

3 Si(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s)

也可用二亚胺合成

SiCl4(l) + 6 NH3(g) → Si(NH)2(s) + 4 NH4Cl(s) 在0 ℃的条件下

3 Si(NH)2(s) → Si3N4(s) + N2(g) + 3 H2(g) 在1000 ℃的条件下

或用碳热还原反应在1400-1450℃的氮气气氛下合成：

3 SiO2(s) + 6 C(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s) + 6 CO(g)

对单质硅的粉末进行渗氮处理的合成方法是在二十世纪50年代随着对氮化硅的重新“发现”而开发出来的。也是第一种用于大量生产氮化硅粉末的方法。但如果使用的硅原料纯度低会使得生产出的氮化硅含有杂质硅酸盐和铁。用二胺分解法合成的氮化硅是无定形态的，需要进一步在1400-1500℃的氮气下做退火处理才能将之转化为晶态粉末，二胺分解法在重要性方面是仅次于渗氮法的商品化生产氮化硅的方法。碳热还原反应是制造氮化硅的最简单途径也是工业上制造氮化硅粉末最符合成本效益的手段。

电子级的氮化硅薄膜是通过化学气相沉积或者等离子体增强化学气相沉积技术制造的:

3 SiH4(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 12 H2(g)

3 SiCl4(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 12 HCl(g)

3 SiCl2H2(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 6 HCl(g) + 6 H2(g)

如果要在半导体基材上沉积氮化硅，有两种方法可供使用：

利用低压化学气相沉积技术在相对较高的温度下利用垂直或水平管式炉进行。

等离子体增强化学气相沉积技术在温度相对较低的真空条件下进行。

氮化硅的晶胞参数与单质硅不同。因此根据沉积方法的不同，生成的氮化硅薄膜会有产生张力或应力。特别是当使用等离子体增强化学气相沉积技术时，能通过调节沉积参数来减少张力。

先利用溶胶凝胶法制备出二氧化硅，然后同时利用碳热还原法和氮化对其中包含特细碳粒子的硅胶进行处理后得到氮化硅纳米线。硅胶中的特细碳粒子是由葡萄糖在1200-1350℃分解产生的。合成过程中涉及的反应可能是：

SiO2(s) + C(s) → SiO(g) + CO(g)

3 SiO(g) + 2 N2(g) + 3 CO(g) → Si3N4(s) + 3 CO2(g) 或

3 SiO(g) + 2 N2(g) + 3 C(s) → Si3N4(s) + 3 CO(g)

图1为一氧化硅合成工艺流程图

由碳和过量的二氧化硅加热到2000℃左右后升华而得。

SiO2+C=SiO+CO

在高温下用氢气还原二氧化硅，再经真空升华而制得。

H2+SiO2=SiO+H2O