氮化硅 Silicon(Ⅳ) Nitride
物竞编号 0L8T
分子式 Si3N4
分子量 140.28
标签 四氮化三硅, Trisilicon tetranitride, 稳定剂, 精细陶瓷

编号系统

CAS号：12033-89-5

MDL号：MFCD00011230

EINECS号：234-796-8

RTECS号：暂无

BRN号：暂无

PubChem号：24859489

物性数据

1.       性状：灰色无定形粉末或晶体。

2.       密度（g/mL,25℃）：3.18

3.       熔点（ºC）：1900

毒理学数据

主要的刺激性影响：

在皮肤上面：可能引起发炎；

在眼睛上面：可能引起发炎；

致敏作用：没有已知的敏化现象。

生态学数据

通常对水是不危害的，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。

分子结构数据

暂无

计算化学数据

1.疏水参数计算参考值（XlogP）:无

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:4

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积13

7.重原子数量:7

8.表面电荷:0

9.复杂度:154

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1

性质与稳定性

由于它具有金刚石型三维晶格结构，所以具有高温热稳定性、抗热震性、化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性。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。

氮化硅有α、β两种晶型。α-Si3N4为颗粒结晶，β-Si3N4为针状结晶体，两者均属六方晶系，相对密度3.18，莫氏硬度9，热膨胀系数小、化学稳定性好，并具有优良的抗氧化性。在1900℃分解为氮和硅。氮化硅的强度很高且耐高温，即使１２００℃的高温，其强度也不会改变，受热后不会熔成融体，一直到１９００℃才会分解，耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸以及多种有机酸的腐蚀；氮化硅坚硬、热膨胀系数小，热震稳定性极好，绝缘性好，化学性质稳定，机械强度很高。难氧化，可做成熔融Al，Pb，Mg，Sn的坩埚。

贮存方法

常温密闭，阴凉通风干燥处。

合成方法

1.主要有硅粉直接氮化法、二氧化硅还原法和氯化硅法。在大规模工业生产中，二氧化硅还原法更为人们所重视。
二氧化硅还原法二氧化硅粉末100份(重量份，下同)，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3 h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。

   


2.一般是用铁矾土，高岭土，黏土或其他含有Al2O3的物质添加一定量的碳，再在氮气气氛中加热到1300～1500℃，即得到产物Si3N4。其中使用的氮气一定要保证不含氧。

3.硅直接氮化法　将硅粉放在氮气、氨气或氢氮混合气中，加热至1200～1450℃直接氮化制得。在1200～1300℃反应可制得α相含量高的Ｓｉ３Ｎ４原始粉末，烧结成陶瓷时强度高。

4.二氧化硅还原法　以二氧化硅、氮气和炭为原料制备氮化硅，反应式如下。

将硅石（或正硅酸乙酯水解制得的二氧化硅）与炭按一定比例充分混合，通入氮气加热至1400℃氮化24h。反应温度超过1550℃会生成ＳｉＣ，因此需加入少量的Ｆｅ２Ｏ３来抑制ＳｉＣ的生成，反应后用盐酸除去含铁的化合物，该方法制得的原料粉中α相含量高，但粉末中常有少量的ＳｉＯ２杂质，这是有害的。

5.气相合成法　以四氯化硅和氨气为原料生产氮化硅，反应式如下。

将四氯化硅与无水氨气在０℃的己烷中反应生成亚氨基硅［Ｓｉ（ＮＨ）２］，氨基硅［Ｓｉ（ＮＨ２）４］和氯化铵沉淀，在真空中加热除去氯化铵之后，在惰性气体中加热分解生成氮化硅。

也可用硅烷（ＳｉＨ４）和氨气在1050～1350℃形成无定型Ｓｉ３Ｎ４，在1450℃形成α相氮化硅。

 

用途

1.氮化硅粉末作为工程陶瓷材料，在工业上有广泛用途。主要用于超高温燃气透平，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。

2.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2.5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。

3.用作精细陶瓷烧结原料，耐腐蚀、耐磨、研磨原材料。

安全信息

危险运输编码：暂无

危险品标志：刺激

安全标识：S22 S24/25

危险标识：R37

文献

暂无

备注

暂无

表征图谱

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