RU1838233C - Charge for producing silicium nitride in nitrogen-containing gas - Google Patents
Charge for producing silicium nitride in nitrogen-containing gasInfo
- Publication number
- RU1838233C RU1838233C SU914901696A SU4901696A RU1838233C RU 1838233 C RU1838233 C RU 1838233C SU 914901696 A SU914901696 A SU 914901696A SU 4901696 A SU4901696 A SU 4901696A RU 1838233 C RU1838233 C RU 1838233C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrogen
- zinc
- containing gas
- producing
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- -1 silicium nitride Chemical class 0.000 title 1
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 17
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Использование; получение конструкционной керамики и режущего инструмента. Сущность изобретени : смешивают 60-82 мас.% порошка кремни и 18-40 мае.% цинка или хлорида цинка 15-30 мин и азотируют в замкнутом объеме при 1200- 1400°С 2-4 ч. Выход / -Sl2N j 100%, из них со сферической формой частиц - 98,7-98,9%. 1 табл.Using; obtaining structural ceramics and cutting tools. SUMMARY OF THE INVENTION: 60-82 wt.% Of silicon powder and May 18-40.% Of zinc or zinc chloride are mixed for 15-30 minutes and nitrided in a closed volume at 1200-1400 ° C for 2-4 hours. Yield / -Sl2N j 100%, of which with a spherical particle shape - 98.7-98.9%. 1 tab.
Description
Изобретение относитс к области получени тугоплавких неорганических нитридов , а частности, получени нитрида кремни ft -модификации с формой частиц близкой к сферической, пригодного дл спекани при изготовлении конструкционной керамики и режущего инструмента.The invention relates to the field of production of refractory inorganic nitrides, and in particular, production of silicon nitride of ft modification with a particle shape close to spherical, suitable for sintering in the manufacture of structural ceramics and cutting tools.
Цель изобретени - увеличение выхода SiaN / -модификации со сферической формой частиц.The purpose of the invention is to increase the yield of SiaN / modification with a spherical particle shape.
Поставленна цель достигаетс тем, что шихта в качестве неорганической добавки содержит 60-82 мас.% кремни и 18-40 мас.% цинка или хлорида цинка, имеющих низкую температуру кипени .The goal is achieved in that the mixture as an inorganic additive contains 60-82 wt.% Silicon and 18-40 wt.% Zinc or zinc chloride having a low boiling point.
Шихту готов т следующим образом.The mixture is prepared as follows.
Берут порошок элементарного кремни КРО ГОСТ 2106-69 с размером частиц менее , 10 мкм и порошок металлического цинка или хлорида цинка, имеющие низкие температуры кипени , в количестве 18-40% от массыThey take elemental silicon powder KRO GOST 2106-69 with a particle size of less than 10 microns and a powder of metallic zinc or zinc chloride having low boiling points, in the amount of 18-40% by weight
кремни и подвергают смешиванию в течение 15-30 мин.flint and mix for 15-30 minutes.
В том случае, когда цинка или хлорида цинка внос т в количестве 18-25%, процесс синтеза /J-Si3N4 предпочтительнее проводить путем нагревани шихты в замкнутом объеме при температуре 1200-1400°С и давлении азотсодержащего газа (N2: NHa) при 0-10 атм в течение 2-4 ч.In the case when zinc or zinc chloride is added in an amount of 18-25%, the synthesis process / J-Si3N4 is preferable to carry out by heating the mixture in a closed volume at a temperature of 1200-1400 ° C and a pressure of nitrogen-containing gas (N2: NHa) at 0 -10 atm for 2-4 hours
При введении в шихту 25-40% Zn или ZnCIa процесс термообработки предпочтительнее вести в режиме горени . В первом случае синтез ведут следующим образом. Приготовленную шихту помещают в реакционный сосуд, заполн ют азотом или аммиаком до давлени 4-10 атм и помещают в печь, разогревают ее до температуры синтеза 1200-1400°С и выдерживают при этой температуре 4 ч. После проведени азотировани реакционную массу охлаждают, давление в реакционном сосуде сбрасывают доWhen 25-40% Zn or ZnCIa is introduced into the mixture, it is preferable to conduct the heat treatment in the combustion mode. In the first case, the synthesis is as follows. The prepared mixture is placed in a reaction vessel, filled with nitrogen or ammonia to a pressure of 4-10 atm and placed in a furnace, heated to a synthesis temperature of 1200-1400 ° C and held at this temperature for 4 hours. After nitriding, the reaction mixture is cooled, the pressure is the reaction vessel is dropped to
соwith
соwith
0000
гоgo
iOJ CJiOJ CJ
ICOICO
атмосферного. Продукт реакции анализируют и подвергают рентгенофазвому анализу.atmospheric. The reaction product is analyzed and subjected to x-ray phase analysis.
Во втором случае приготовленную шихту загружают на графитовую подложку и помещают в реактор СВС, заполн ют азотом или аммиаком до давлени 100 атм. Шихту воспламен ют локально с помощью спирали . Благодар большой экзотермичности фронт реакции распростран етс по всей загрузке самопроизвольно. После оконча- ни процесса реакционна масса охлаждаетс , давление сбрасывают до атмосферного. Продукт подвергают рентге- нофазному и химическому анализам.In the second case, the prepared charge is loaded onto a graphite substrate and placed in a SHS reactor, filled with nitrogen or ammonia to a pressure of 100 atm. The mixture is ignited locally by a spiral. Due to the large exotherm, the reaction front propagates spontaneously throughout the load. After the end of the process, the reaction mass is cooled, the pressure is released to atmospheric. The product is subjected to x-ray and chemical analyzes.
Добавление цинка или хлорида цинка обеспечивает: разрыхление загрузки, способствующее доступу азота в объем загрузки и полному азотированию кремни ; повышение выхода / -фазы и формирование частиц 51зМ4 в сферическую форму (Ксфвр. 0,95-0,98),The addition of zinc or zinc chloride provides: loosening of the load, which facilitates the access of nitrogen to the volume of the load and the complete nitriding of silicon; increasing the yield of the / phase and the formation of 51zM4 particles into a spherical shape (Ksfvr. 0.95-0.98),
Сферичность частиц определ ют отношением длины к их ширине К l/d при просмотре порошка под микроскопом в количестве не менее 1000.The sphericity of the particles is determined by the ratio of the length to their width K l / d when viewing the powder under a microscope in an amount of at least 1000.
Пример 1. Берут порошок кремни , смешивают его с цинком в количестве 18% от массы кремни в течение 30 мин 20 г шихты загружают в реакционный сосуд, заполн ют азотом до добавлени 4 атм, поме- щают в трубчатую печь и высокотемпературное азотирование провод т при температуре 1200°С в течение 4 ч, а затем охлаждают. После охлаждени реакционной массы давление азота сбрасывают до атмосферного. Продукт подвергают отмывке сол ной кислоты дл удалени цинка, сушат при 100°С и анализируют с помощью рентгенофазного, химического и микроскопического анализов. .... Порошок нитрида кремни представл ет собой фазовочистый нитрид кремни .Example 1. Take the silicon powder, mix it with zinc in an amount of 18% by weight of silicon for 30 minutes 20 g of the mixture are loaded into the reaction vessel, filled with nitrogen until 4 atm is added, placed in a tube furnace and high temperature nitriding is carried out at temperature of 1200 ° C for 4 hours, and then cooled. After cooling the reaction mass, the nitrogen pressure is reduced to atmospheric. The product is washed with hydrochloric acid to remove zinc, dried at 100 ° C and analyzed by x-ray, chemical and microscopic analyzes. .... Silicon nitride powder is a phase-pure silicon nitride.
Химический анализ: Siceoe 0,1%, 0 0.8%, N - 38.7%, Fe - 0,01, Zn - 0,055 мас.%.Chemical analysis: Siceoe 0.1%, 0 0.8%, N - 38.7%, Fe - 0.01, Zn - 0.055 wt.%.
Выход частиц сферической формы 98,9%. Коэффициент сферичности КСф -0.98.The yield of spherical particles is 98.9%. The sphericity coefficient KSf is -0.98.
Пример 2, Берут порошок кремни , смешивают с хлоридом цинка в количестве 40 мас.% от массы кремни в течение 30Example 2, Take a silicon powder, mixed with zinc chloride in an amount of 40 wt.% By weight of silicon for 30
мин, загружают на графитовую подложку и помещают в реактор. Заполн ют реактор азотом до давлени 100 атм и воспламен ют шихту с помощью вольфрамовой спирали, реакци протекает самопроизвольно. После окончани процесса реакционную массу охлаждают и анализируют химически, рентгенографически и микроскопически,min, loaded onto a graphite substrate and placed in a reactor. Fill the reactor with nitrogen to a pressure of 100 atm and ignite the mixture using a tungsten helix; the reaction proceeds spontaneously. After the end of the process, the reaction mass is cooled and analyzed chemically, radiographically and microscopically,
Порошок представл ет собой фазовочистый нитрид кремни /3 -модификации.The powder is phase pure silicon nitride / 3 modification.
Химический анализ: - 0,08%, ,08%, N - 38,8%. Fe - 0,01%, Zn - 0.04 мас.%.Chemical analysis: - 0.08%,, 08%, N - 38.8%. Fe - 0.01%, Zn - 0.04 wt.%.
Выход частиц сферической формы 98,9%. Коэффициент сферичности ,97.The yield of spherical particles is 98.9%. The coefficient of sphericity, 97.
В таблице представлены данные химического и рентгенофазового анализа порошка нитрида кремни , полученного из шихты по изобретению.The table shows the data of chemical and x-ray phase analysis of silicon nitride powder obtained from the mixture according to the invention.
Таким образом, как видно из приводимых примеров, изобретение позвол ет получать SI3N4 в / -модификации с выходом сферических частиц, равным 98,6-98,7% в одну стадию.Thus, as can be seen from the examples cited, the invention makes it possible to obtain SI3N4 in / modification with the yield of spherical particles equal to 98.6-98.7% in one step.
Предложенный способ позвол ет получать 51з№ /3-модификации в одну стадию.The proposed method makes it possible to obtain 51g # / 3 modifications in a single step.
Из порошка нитрида кремни /3-модификации , полученному по любому из приве- денных примеров методом гор чего прессовани , были приготовлены издели дл получени физико-механических свойств.From a powder of silicon nitride / 3-modification obtained according to any of the examples by hot pressing, products were prepared to obtain physical and mechanical properties.
Режим спекани 1850°С. Врем нагру- жени 20 мин, Рдав 30 МПа. Изделие имеет плотность d 3,6 г/см3, отг 90 кг/мм2.Sintering mode 1850 ° C. The loading time is 20 min, Rdav 30 MPa. The product has a density of d 3.6 g / cm3, otg 90 kg / mm2.
Следовательно, шихта по изобретению пригодна дл получени аысокоплотных изделий с высокими физико-механическими характеристиками,Therefore, the mixture according to the invention is suitable for producing high-density products with high physical and mechanical characteristics,
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914901696A RU1838233C (en) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | Charge for producing silicium nitride in nitrogen-containing gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914901696A RU1838233C (en) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | Charge for producing silicium nitride in nitrogen-containing gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1838233C true RU1838233C (en) | 1993-08-30 |
Family
ID=21555152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU914901696A RU1838233C (en) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | Charge for producing silicium nitride in nitrogen-containing gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1838233C (en) |
-
1991
- 1991-01-11 RU SU914901696A patent/RU1838233C/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| За вка JP № 62-9521, кл. С 01 821/068, 1987. Klyshi Hlrao Yoshinary Mlyamoto, Mitsue Koizume, Synthesis of Silicon Nitride by a Combustion under High Nitrogen Pressure.3. Amer. Ceram. Soc.. 1986, v. 69, 4. p. 60-61. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4117096A (en) | Process for producing powder of β-type silicon carbide | |
| JP5950496B2 (en) | Process for producing alloy powders based on titanium, zirconium and hafnium alloyed with the elements Ni, Cu, Ta, W, Re, Os and Ir | |
| US4428916A (en) | Method of making α-silicon nitride powder | |
| US4117095A (en) | Method of making α type silicon nitride powder | |
| US4145224A (en) | Method for enhancing the crystallization rate of high purity amorphous Si3 N4 powder, powders produced thereby and products therefrom | |
| EP0187431B1 (en) | Process for producing silicon aluminum oxynitride | |
| JPS6112844B2 (en) | ||
| JPS61151006A (en) | Production of aluminum nitride powder | |
| US4346068A (en) | Process for preparing high-purity α-type silicon nitride | |
| IL102377A (en) | Preparation of silicon nitride by carbonitriding silica and silicon nitride in the form of whisker-free particles | |
| RU1838233C (en) | Charge for producing silicium nitride in nitrogen-containing gas | |
| HU202451B (en) | Process for producing silicon nitride with high alpha-phase content | |
| Chang et al. | Kinetics and mechanisms for nitridation of floating aluminum powder | |
| JPS6225605B2 (en) | ||
| US6589899B2 (en) | Spinel type sialon, spinel type silicon oxynitride and methods for producing their powders | |
| Real et al. | Synthesis of silicon carbide whiskers from carbothermal reduction of silica gel by means of the constant rate thermal analysis (CRTA) method | |
| EP1460040A1 (en) | Graphite material for synthesizing semiconductor diamond and semiconductor diamond produced by using the same | |
| TWI297672B (en) | Method for synthesizing aluminum nitride and composite thereof | |
| JPS6183608A (en) | Production of aluminum nitride | |
| JPS5823346B2 (en) | Production method of α-sialon sintered body | |
| JPS5891019A (en) | Manufacture of aluminum nitride-base powder | |
| JPS5855110B2 (en) | Manufacturing method of carbide heat-resistant ceramics | |
| JPH01264914A (en) | Production of aluminum nitride powder and powder composition | |
| JP2004256339A (en) | Method for producing silicon nitride based sintered body | |
| RU1836287C (en) | Mix for silicon nitride manufacture in a mode of burning in nitrogen atmosphere |