氮化硅陶瓷軸承球的原材料主要為氮化硅陶瓷??傮w上看,我氮化硅陶瓷材料的供應(yīng)比較短缺。
氮化硅陶瓷是種燒結(jié)時(shí)不收縮的無(wú)機(jī)材料。它是用硅粉作原料,先用通常成型的方法做成所需的形狀,在氮?dú)庵屑?span>1200℃的高溫下進(jìn)行初步氮化,使其中部分硅粉與氮反應(yīng)生成氮化硅,這時(shí)整個(gè)坯體已經(jīng)具有定的強(qiáng)度。然后在1350℃-1450℃的高溫爐中進(jìn)行二次氮化,反應(yīng)成氮化硅。用熱壓燒結(jié)法可制得達(dá)到理論密度99的氮化硅。
氮化硅(Si3N4)陶瓷因其熔點(diǎn)高,對(duì)于金屬及氧化物熔體具有相當(dāng)?shù)母邷胤€(wěn)定性,越來(lái)越多被應(yīng)用于熱工各個(gè)域,如陶瓷燒成用棚板、輥棒,以及高溫軸承、渦輪葉片等。目前氮化硅陶瓷主要是作為高溫結(jié)構(gòu)及工程材料被研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用,在機(jī)械、化工、冶金、航空、能源、建材、半導(dǎo)體等域已經(jīng)形成比較成熟的產(chǎn)品。內(nèi)氮化硅年需求量在27萬(wàn)噸以上,但內(nèi)的生產(chǎn)量?jī)H10萬(wàn)噸左右,內(nèi)市場(chǎng)存在較大的供應(yīng)缺口。
際上研發(fā)的氮化硅粉末制備方法很多,有代表性的是SiO2的碳熱還原氮化法和際上普遍采用的硅粉直接氮化法。兩種工藝都需要很長(zhǎng)的氮化時(shí)間,般為每周期72小時(shí)。所制備的氮化硅粉末價(jià)格也較高。美報(bào)導(dǎo)的硅粉氮化法制取氮化硅的價(jià)格為35美元/公斤。而際市場(chǎng)的氮化硅粉體的實(shí)際平均價(jià)格為45美元/公斤。但由于粉體性能原因,際市場(chǎng)普遍接受的粉末仍是日本Ube公司的產(chǎn)品(工藝上采用氨解法,產(chǎn)品價(jià)格是120美元/公斤)。近年來(lái),內(nèi)許多單位開(kāi)發(fā)的制備納米氮化硅粉末的等離子體法由于產(chǎn)品價(jià)格和產(chǎn)量規(guī)模的原因,尚不具備形成較大產(chǎn)業(yè)的可能性。