[发明专利]一种β相氮化硅的生产方法及β相氮化硅

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种β相氮化硅的生产方法及β相氮化硅。

背景技术

氮化硅突出的优点包括机械强度高、热稳定性好、化学性能稳定，这些优点使得它广泛的应用在冶金、机械、能源、化工、半导体、航空航天、汽车工业、核动力工程和医学工程领域，氮化硅完全满足现代技术经常遇到的高温、高速、强腐蚀介质和高磨损的工作环境，且工作寿命长，技术性能稳定，可以与高温合金媲美，应用效果令人满意。随着氮化硅材料的应用范围不断扩大，高性能、低成本的氮化硅粉体的制备越来越引起人们的重视。

然而想要得到性能优良的氮化硅陶瓷材料，首先必须要制备出高品质的氮化硅粉体。目前氮化硅粉体的主要制备方法有直接氮化法、碳碳热还原法、氨解法、等离子气相合成法PCVD、热分解法，不同方法制备的氮化硅粉体产品品质存在较大的差异。同时粉体中晶相含量也各不相同。

相对于氮化硅的各种生产方法,直接氮化法生产工艺流程简单、生产成本较低,生产氮化硅产品的品质能够满足广泛工程应用的要求,同时直接氮化硅粉过程没有副产品。但是常规直接氮化法生产工艺存在生产周期长、劳动强度大、生产效率低、间歇性生产存在污染环境及职业健康侵害，产品品质均一性较差等一系列问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种β相氮化硅的生产方法及β相氮化硅，通过多级串联的流化床装置从而延长了原料硅和氮气在其内的停留时间，从而提高了原料硅和氮气的接触时间，有利于延长反应时间提高反应效率。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种β相氮化硅的生产方法，包括以下步骤：

将原料硅和氮气通入到至少两级串联的流化床装置内进行反应，反应温度为1281～1600℃，得到β相氮化硅。

优选的是，所述流化床装置为2～10级串联。

优选的是，所述流化床装置为3级串联。

优选的是，所述流化床装置内的压力为0～100KPag。

优选的是，在串联的每级流化床装置内的所述反应时间为60～600秒。

优选的是，所述硅的粒径为1～100μm。

优选的是，所述反应时在所述流化床装置内还通入能够分离或疏散硅固体相的辅料。

优选的是，所述辅料为β相氮化硅。该辅料具有分离或疏散硅固体相的作用，避免了副产物的生成，从而进一步有利于β相氮化硅的产率的提高。

更优选的是，所述辅料的粒径大于所述原料硅的粒径。

优选的是，所述硅与所述辅料的质量比为(10:1)～(1:10)。

优选的是，所述至少两级串联的流化床装置由至少两个独立的流化床串联而成和/或所述流化床装置的炉体内设置有至少一个导流机构，所述导流机构用于将所述炉体分隔为互相连通的至少两个子炉体。

本发明提供一种β相氮化硅，其由上述的方法生产。

本发明中将原料硅和氮气通入到至少两级串联的流化床装置内在1281～1600℃下反应，通过多级串联的流化床装置从而延长了原料硅和氮气在其内的停留时间，从而提高了原料硅和氮气的接 触时间，控制硅与氮气的反应速率，有利于延长反应时间提高反应效率，缩短生产周期，进一步提高了生成的β相氮化硅的产率和均一性。本发明的制备方法简单、性能可控，且生产周期短，极大地降低了生产成本，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例2中的生产β相氮化硅的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例3中的生产β相氮化硅的系统的结构示意图。

图中：1-破碎筛分装置；11-对辊磨；12-料仓；13-筛分机；14-上料机；2-加工混料装置；21-气流粉碎机；22-辅料仓；3-供气装置；31-预热器；32-进气管；33-流量控制器；4-流化床装置；401-流化床；402-炉体；403-导流机构；404-测温元件；405-第一子炉体；406-第二子炉体；407-第一入口；408-第二入口；409-出口；410-加热板；411-导流板；5-冷却装置；51-冷却管；52-进料管；6-分离装置；61-袋滤分离器；62-引风机。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供一种β相氮化硅的生产方法，包括以下步骤：