中國粉體網(wǎng)訊 新型陶瓷材料作為一種新材料，對(duì)振興經(jīng)濟(jì)、鞏固國防和社會(huì)發(fā)展具有戰(zhàn)略性的影響。氮化硅（Si3N4）是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，其不僅具有優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性質(zhì)，還具備了抗熱震性好、耐高溫蠕變、自潤滑好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良的性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于諸多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。
理想的Si3N4粉體材料應(yīng)該具有高純度、細(xì)粒度、以及良好的分散性。尤其是超細(xì)粉體的分散性，一直是制約著制品性能和下游應(yīng)用的關(guān)鍵因素。特別是由于Si3N4粉體較大的表面能，極易發(fā)生團(tuán)聚。如何提高Si3N4粉體分散性就成為制備Si3N4粉體之后必須要面對(duì)的問題。
氮化硅粉體的制備方法
氮化硅粉體是制備氮化硅陶瓷的原料，是決定氮化硅陶瓷性能好壞的關(guān)鍵因素。高質(zhì)量的氮化硅粉體是制備高熱導(dǎo)率氮化硅陶瓷的首要條件，目前制備氮化硅粉體的方法有以下幾種。
（1）硅粉直接氮化法
硅粉直接氮化法是一種傳統(tǒng)的方法，它的制備工藝已經(jīng)逐漸成熟，目前已被用于工業(yè)化生產(chǎn)。該方法是利用高純Si粉在高溫下和N2反應(yīng)生成氮化硅粉體。
在該方法中，氮?dú)馐堑膩碓�，因此所通氣體的種類、流量等參數(shù)對(duì)硅粉氮化工藝和最終產(chǎn)物均有重要影響。另外硅粉粒度、氮化熱處理工藝等參數(shù)對(duì)Si粉氮化產(chǎn)物也有影響。
（2）碳熱還原法
碳熱還原法制備氮化硅粉體具有原料豐富、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)規(guī)模大等優(yōu)點(diǎn)，且此法制備的Si3N4粉體顆粒細(xì)、α-Si3N4含量高。
（3）化學(xué)氣相沉積法
化學(xué)氣相沉積法也是制備Si3N4的重要方法，化學(xué)氣相沉積法反應(yīng)速度快，產(chǎn)物純度高、顆粒細(xì)，同時(shí)可以讓反應(yīng)得到的產(chǎn)物直接沉淀到指定的基體上形成氮化硅涂層，但也存在氣相反應(yīng)劇烈，難于控制的問題。
（4）溶膠—凝膠法
利用溶膠-凝膠法可制得高純超細(xì)、低成本的氮化硅粉體，但設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜。
（5）熱分解法
熱解法的關(guān)鍵是要獲得高純度的亞氨基硅［Si(NH)2］和氨基硅［Si(NH)4］，該方法的優(yōu)點(diǎn)是得到的產(chǎn)物純度高，顆粒細(xì)并且均勻。
（6）自蔓延高溫合成法
自蔓延高溫合成法的原理是當(dāng)反應(yīng)物一旦被引燃，便會(huì)自動(dòng)向尚未反應(yīng)的區(qū)域傳播，直至反應(yīng)完全。具有合成產(chǎn)物純度高、反應(yīng)周期短，生產(chǎn)效率高、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，投資少，通用性強(qiáng)，無污染的優(yōu)點(diǎn)。
超細(xì)氮化硅粉體分散技術(shù)
（1）超聲分散
超聲分散是一種強(qiáng)度很高的分散手段，其過程是用適當(dāng)頻率和功率的超聲波處理顆粒懸浮液使團(tuán)聚體打開，促進(jìn)粉體顆粒分散。
被分散顆粒的粒徑?jīng)Q定了最佳的超聲頻率。此外，超聲時(shí)間和超聲功率也是影響分散效果的重要因素。
（2）機(jī)械分散
機(jī)械分散是一種通過機(jī)械能如外部剪切力和沖擊力將超細(xì)粉末顆粒分散在介質(zhì)中的方法。機(jī)械分散法因操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)是目前最常用超細(xì)粉體分散方法之一。
但其也存在一些顯著的缺點(diǎn)，拿球磨法來說，其最大的缺點(diǎn)就是在研磨過程中，物料、磨球與球磨罐之間的劇烈撞擊導(dǎo)致磨損很大，磨損的材料進(jìn)入漿液并變成難以除去的雜質(zhì)，這不可避免地對(duì)漿液的純度產(chǎn)生不利影響。此外，在某些特定情況下，球磨過程還會(huì)改變粉體的物理化學(xué)性質(zhì)。
（3）表面活性劑或有機(jī)大分子吸附改性
常用的分散劑主要有表面活性劑、小分子量無機(jī)電解質(zhì)或無機(jī)聚合物、大分子聚合物類和偶聯(lián)劑類四種類型。
分散劑促進(jìn)顆粒分散的作用機(jī)理是其在粉體顆粒表面吸附，改善顆粒與介質(zhì)的相容性，從而改變顆粒和介質(zhì)，顆粒和顆粒之間的相互作用，增加顆粒之間的排斥力，阻礙顆粒之間的團(tuán)聚。
（4）表面接枝反應(yīng)
粉體表面接枝聚合物改性可以很好的克服分散劑吸附困難的問題，大部分陶瓷粉體表面都存在游離的羥基，通過酸處理或堿處理可方便的獲得表面羥基。
在表面羥基的基礎(chǔ)上，嫁接與溶劑相容性較好的有機(jī)物分子，可方便的改變粉體顆粒表面性質(zhì)，而達(dá)到較好的分散效果。
（5）粉體表面包覆技術(shù)
通過一定的方式，在無機(jī)粉體顆粒表面生長(zhǎng)出一層或多層包覆膜結(jié)構(gòu)以達(dá)到改善粉體表面性質(zhì)的目的。其主要的包覆方法主要包括物理包覆和化學(xué)包覆法。
結(jié)語
氮化硅陶瓷被認(rèn)為是未來最有潛力的大功率散熱基板材料，此外，Si3N4陶瓷還可應(yīng)用于超細(xì)研磨、高性能切割刀具和冶金領(lǐng)域等諸多關(guān)系社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。相信在進(jìn)一步解決了氮化硅粉體的團(tuán)聚問題后，氮化硅陶瓷一定能發(fā)展出更廣闊的市場(chǎng)。
參考來源
劉雄章.納米氮化硅粉體的制備及其顯微形貌分析
陳銀娟等.氮化硅陶瓷的熔鹽腐蝕研究進(jìn)展
劉鵬飛.超細(xì)氮化硅粉體水相分散性研究
馬躍等.利用離心沉降法測(cè)定氮化硅粉末粒度分布
