氧化硅氮化硅碳化硅

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1、一氧化硅一氧化硅分子式： SiOCAS 号：性质：黑棕色至黄土色无定形粉末。熔点1702 C。沸点1880 C。溶于稀氢氟酸 和硝酸的混酸。不溶于 水。在空气中加热时生成白色的二氧化 硅粉末。由纯度99.5 % 的二氧化硅粉 末与煤沥青粉末（或硅粉）以C/SiO2=1.3或Si/SiO2=1.2配比混合，放入 电加热的真空炉，注入非氧化性气体（如氩、氢等气体），高温反应，制得超细（0.1/“m 以下）无定形氧化硅。极富有活性。固态 一氧化硅可作绝缘材料。作为精 细陶瓷原料 具有重要价值 。固态一氧化硅表面积研究 是非常重要的，固态一氧化 硅的比表面积检 测数据只有采用 BET 方法检测出来的结

2、 果才是真实可靠的，国内目前 有很多仪器只 能做直接对比 法的检测，现在国内也被淘 汰了。目前国内外比表面积 测试统一采用多 点 BET 法，国内外制定出 来的比表面积测定标准都是以 BET 测试方法为基础的 ，请 参看我国国家 标准（GB/T 19587-2004 ）-气体吸附BET原理测定固态物 质比表面积 的方法。比表面积检测 其实是比较耗费时间的工作，由于样 品吸附能力的不同，有些 样品的测试可 能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动 化，那测试 人员就时刻都 不能离开，并且要高度集中 ，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导 致测试过程的 失败，这会浪费测试人员很多的宝

3、贵时间。 F-Sorb 2400 比表面积测试 仪是真正能够 实现 BET 法检测功能的仪 器（兼备直接对比法） ，更重要的 F-Sorb 2400 比表面积测试 仪是迄今为止国内唯一完全自动 化智能化的比表面积检测设备 ，其测试 结果与国际一 致性很高，稳定性也很好，同时 减少人为误差，提高测试结果 精确性二氧化硅性质：SiO2又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的 是淡黄色。密度2.22.66.熔点1670 C （鳞石英）；1710 C （方石英）。 沸点2230 C。不溶于水微溶于酸，微粒时能与熔 融和碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、 搪瓷、耐火材料

4、、硅铁、型砂、 单质硅等。silicon dioxideCAS 号： 7631-86-9 分子形状：四方晶 系摩尔质量 :60.1 g mol-1化学式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以 石英、鳞 石英、方石英三 种变体出现。从地面往下16千米几乎65%为二氧化硅的矿石。天然 的二氧化硅分 为晶态和无定形两大类，晶 态二氧化硅主要存在于石英矿中 。纯石英为 无色晶体 ，大而透明的棱柱状石英为水晶 。二氧化硅是硅原子跟四个 氧原子形成的四 面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式，并不 表示单个分子。密度2.32g/cm3，熔点1723

5、5C，沸点2230C。无定形二氧化硅为 白色固体或粉 末。化学性质很稳定。不溶 于水也不跟水反应。是酸性氧 化物，不跟一 般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液 或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅 酸盐。用于 制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二 氧化硅的性质 不活泼，它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的 卤素、卤化氢和氢卤素以 及硫酸、硝酸 、高氯酸作用。氟化氢 （氢氟酸）是唯一可使二氧化硅 溶解的酸，生成易 溶于水的氟硅酸：测其二氧化硅的比表面积。则使用全自动BET比表面积测试仪F-Sorb

6、 2400。SiO2 + 4HF = SiF4f + 2H2O二氧化硅 与碱性氧化物SiO2 CaO = （高温） CaSiO3二氧化硅 能溶于浓热的强碱溶液：SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O（盛碱的 试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞 ）在高温下 ，二氧化硅能被碳、镁、铝还原 ：SiO2 + 2C=Si + 2C0f二氧化硅 结构在大多数 微电子工艺感兴趣的温度范围内 ，二氧化硅的结晶率低到可以 被忽略。 尽管熔融石英 不是长范围有序，但她却表现出短的有 序结构，它的结构可认为是 4 个 氧原子位于三 角形多面的脚上 。多面体中心是一个硅原子 。这样，每4 个氧原子近似 共价键合到

7、硅 原子，满足了硅的化 合价外壳。如果每 个氧原子是两个多面体的一部分 则氧的化合价 也被满足，结果就成了称为石英的规则 的晶体结构。在熔融石英中，某 些氧原子，成为氧桥位，与两个硅原子键 合。某些氧原子没有氧桥，只和一个硅原子 键合。可 以认为热生长二氧化硅主要是由 人以方向的多面体网络组成的 。与无氧桥位 相比，有氧 桥的部分越大，氧化层的粘合 力就越大，而且受损伤的倾向 也越小。干氧 氧化层的有氧 桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧 化层。因此，可以认为， SiO2 与其 说 是原子晶体， 却更近似于离子晶体。氧原子与 硅原子之间的价键向离子键过 渡。二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导

8、纤维和耐火材料的原料。当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水 的胶体凝固后 就成为蛋白石；二氧化硅晶粒 小于几微米时，就组成玉髓 、燧石、次生 石英岩。物理性质 和化学性质均十分稳定的矿产资 源，晶体属三方晶系的氧化 物矿物，即 低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的 一个矿物种。广义 的石英还包括高 温石英（b-石英）。石英块又名硅石， 主要是生产石英砂（又称硅砂）的原料， 也是 石英耐火材料 和烧制硅铁的原料。应用领域 用途玻璃 平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光学玻璃、玻 璃纤维、玻璃 仪器、导电玻璃、玻璃布及防 射线特种

9、玻璃等的主要原料陶瓷及耐 火材料瓷器的胚 料和釉料，窑炉用高硅砖、普通 硅砖以及碳化硅等的原料冶金硅金属、 硅铁合金和硅铝合金等的原料或 添加剂、熔剂建筑混凝土 、胶凝材料、筑路 材料、人造大理石 、水泥物理性能检验材料（即水泥标 准砂）等化工硅化合物 和水玻璃等的原料，硫酸塔的填 充物，无定形二氧化硅微粉机械铸造型砂 的主要原料，研磨材料（喷砂、 硬研磨纸、砂纸、砂布等）电子高纯度金 属硅、通讯用光纤等橡胶、塑 料填料（可 提高耐磨性）涂料填料（可 提高涂料的耐候性）二氧化硅粉尘的危害二氧化硅 在日常生活、生产和科研等 方面有着重要的用途，但有 时也会对人体造 成危害。二氧化硅 的粉尘极细，

10、比表面积达到 100m2/g 以上（全自动 F-Sorb 2400 氮吸 附 BET 比表面积测试仪），可以悬浮在 空气中，如果人长期吸入含有 二氧化硅的粉 尘，就会患硅肺病（因硅旧称为矽，硅肺旧称 为矽肺）。硅肺是一种职业病，它的发生及严重程度，取决于空气中粉尘的 含量和粉尘中二 氧化硅的含量，以及与人的接触时间等。长期在二氧化硅粉 尘含量较高的地方，如采 矿、翻砂、喷 砂、制陶瓷、制耐火材料等场所 工作的人易患此病。因此，在这些粉尘较多的工作场所，因采取严格的 劳动保护措施，采用多种技术 和设备控制工作场所的粉尘含量，以保证工作人员的身体健康。碳化硅黑碳化硅粉目录【概述】【性质】【用途】【

11、产地、输往国别及品质规格】【概述】碳化硅（ SiC ）是用石英砂、石油 焦（或煤焦 ）、木屑为 原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅 在大自然也存在罕见的 矿物,莫桑石碳化硅又 称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦 （或 煤焦 ）、木屑 （生产绿 色碳化硅时需 要加食盐 ）等原料在电阻炉 内经高温冶炼而成。目前我国工 业生产的碳 化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为 六方晶体，比重为3.203.25，显微硬 度为 2840 3320kg/mm2。包括黑碳 化硅和绿碳化硅 ，其中：黑碳化 硅是以石英砂 ,石油 焦和优质硅石为主 要原料 ,通过电阻炉高温冶炼而成 。其硬度介于刚玉和金刚石之

12、 间,机械强度高于 刚玉, 性脆而锋利。 绿碳化硅是以石油焦和优质硅石 为主要原料 ,添加食盐作为添加剂，通 过电阻炉高温 冶炼而成。其硬度 介于刚玉和金刚石之间 ,机械强度高于刚玉 。 常用的 碳化硅磨料有 两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含 SiC 97%以上，主要用于磨硬质 含金工具。另 一种是黑碳化硅，有金属光泽，含 SiC 95%以上，强度比绿碳化硅大， 但硬度较低， 主要用于磨铸铁和非金属材料。【性质】分子式为SiC，其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，可作为磨料 和其他某些工 业材料使用。工业用碳化硅于 1891 年研制 成功，是最早的人造磨料。 在陨石和地壳 中虽有少

13、量碳化硅存在，但迄今 尚未找到可供开采的矿源。纯碳化硅 是无色透明的晶体。工业碳 化硅因所含杂质的种类和含量不 同，而呈浅 黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度 不同而异。碳化硅晶体结构分 为六方或菱面体 的a-SiC和立方体的B-SiC（称立方碳化硅）。a-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的 堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种。B-SiC于2100 C以上时转变为 a-SiC。碳化硅的 工业制法是用优质石英砂和石油 焦在电阻炉内炼制。炼得的碳 化硅块， 经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各 种粒度的产品。碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种，都属a-SiC。黑碳化硅含

14、SiC约98.5 %，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强 度低的材料，如玻璃、陶 瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。 绿碳化硅含SiC99 %以上，自锐性好， 大多用于加工 硬质合金、钛合金和光学玻璃， 也用于珩磨汽缸套和精磨高速 钢刀具。 此外还有立方 碳化硅，它是以特殊工艺制 取的黄绿色晶体，用以制作 的磨具适于轴承 的超精加工， 可使表面粗糙度从 Ra320.16 微米一次加工到 Ra0.040.02 微米。碳化硅由 于化学性能稳定、导热系数高 、热膨胀系数小、耐磨性能 好，除作磨料 用外，还有很多其他用 途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水 轮机叶轮或汽缸 体的内壁，可 提

15、高其耐磨性而延长使用寿命 12倍；用以制成的高级耐火 材料，耐 热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。低品级碳化硅（含 SiC约85%）是极 好的脱氧剂 ，用它可加快炼钢速度 ，并便于控制化学成分 ，提高钢的质量。此外，碳 化硅还大量用 于制作电热元件硅碳棒。碳化硅的 硬度很大，具有优良的导热性能 ，是一种半导体，高温时能抗 氧化。用途】(1) 作为磨料，可用来 做磨具，如砂轮、油石、磨头、 砂瓦类等。(2) 作为冶金脱氧剂和 耐高温材料。碳化硅主 要有四大应用领域 ,即: 功能陶瓷 、高级耐火材料、磨料及冶 金原料。目 前碳化硅粗料 已能大量供应 , 不 能算高新技术产品 ,而技术含量极

16、高 的纳米级碳化 硅 粉体的应用短 时间不可能形成规模经济。(3) 高纯度的单晶，可 用于制造半导体、制造碳化硅纤 维。【产地、输往国别及品质规格】(1) 产地：河南、青海 、宁夏、四川、贵州、湖北丹江 口等地。(2) 输往国别：美国、 日本、韩国、及某些欧洲国家。(3)品质规格：磨料级 碳化硅技术条件按 GB/T2480 96。各牌号的化学成分 由表 6-6-47 和表 6-6-48 给出。磨料粒 度及其组成按 GB/T2477 83。磨料粒度组成 测定方法按 GB/T2481 83。氮化硅氮化硅，分子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身 具有润滑性， 并且耐磨损

17、；除氢氟酸外，它不 与其他无机酸反应 (反应方 程式： Si3N4+4HF+9H2O=3H2SiO3(沉淀)+4NH4F )，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。 而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1 000 C以上，急剧冷却再急剧加热， 也不会碎裂 。正是由于氮化硅陶瓷 具有如此优异的特性 ，人们常常利用它来制造轴承 气轮机叶片、机械密封 环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而 且不易传热的氮 化硅陶瓷来制 造发动机部件的受热面，不仅可以提高 柴油机质量，节省燃料，而且能 够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已 研制出了这种柴油机。相对分子质量140.28。灰色、白色或灰白色。六方晶 系。晶

18、体呈六面体。密度 3.44。硬度99.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。熔点1900 C (加 压下)。通常在常压下1900 C分解。比热容为0.71J/(gK)。生成热为-751.57kJ/mol。 热导率为16.7W/(mK)。线膨胀系数为2.75x10-6/ C (201000 C )。不溶于水。溶于 氢氟酸。在空气中开始氧化的温度13001400 C。比体积电阻，20C时为 1.4x105 m,500 C时为 4x108 m。弹性模量为 2842046060MPa。耐压强度为 490MPa (反应烧结的)。1285摄式度时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙，600度 时

19、使过渡金属 还原，放出氮氧化物 。抗弯强度为 147MPa 。可由硅粉 在氮气中加热或 卤化硅与氨反 应而制得。可用作高温陶瓷原料 。氮化硅陶 瓷材料具有热稳定性高 、抗氧化能力强以及产品尺寸精 确度高等优良性 能。由于氮化硅是键强 高的共价化合物，并在空气中能形成 氧化物保护膜，所以还具 有良好的化学 稳定性，1200 C以下不被氧化，12001600 C生成保护膜可防止进一步 氧化，并且不 被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等 很多种熔融金属或合金所浸润 或腐蚀， 但能被镁、镍 铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀 。氮化硅陶 瓷材料可用于高温工程的部件 ，冶金工业等方面的高级耐火 材料，化工 工业中抗腐蚀

20、 部件和密封部件，机械加工工业 的刀具和刃具等。氮化硅陶 瓷制品的生产方法有两种，即反应烧结法和热压烧结法 。反应烧结法是 将硅粉或硅粉 与氮化硅粉的混合料按一般陶瓷 制品生产方法成型。然后在氮 化炉内， 在11501200 C预氮化，获得一定强度后，可在机床上 进行机械加工，接着在 13501450 C进一步氮化1836h，直到全部变为氮 化硅为止。这样制得的产品尺寸 精确，体积稳定。热压烧结 法则是将氮化硅粉与少量添加 剂（如 MgO、Al2O3、MgF2 AIF3或Fe2O3等），在19.6MPa以上的压力和16001700 C条件下压热成型烧结。 通常热压烧结 法制得的产品比反应烧结制

21、得的 产品密度高，性能好。附表 1 中列出了 这两种方法生 产的氮化硅陶瓷的性能。由于氮化 硅与碳化硅、氧化铝、二氧 化钍、氮化硼等能形成很强的 结合，所以可 用作结合材料 ，以不同配比进行改性。氮化硅目录隐藏简介应用更多信息编辑本段简介氮化硅，分子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且 耐磨损，为原子晶体；氮化硅除氢氟酸外， 它不与其他无机酸反应 （反 应方程式： Si3N4+4HF+9H2O=3H2Si03（沉淀）+4NH4F ），抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在 空气中加热到1 000 C以上，急剧冷却再急剧 加热，也不会碎

22、裂。正是由于 氮化硅 陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来 制造轴承、气 轮机叶片、机械密封环、 永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件 的受热面 ，不仅可以提高柴油机质量 ，节省燃料， 而且能够 提高热效率。 我国及美国 日本等国家都 已研制出了这种柴油机。编辑本段应用【氮化硅的应用】氮化硅用 做高级耐火材料， 如与 sic 结合作 SI3N4-SIC 耐火材料 用于高炉炉身等 部位；如与 BN 结合作 SI3N4-BN 材料，用于水平连铸分离环。 SI3N4-BN 系水平连 铸分离环是一 种细结构陶瓷材料，结构均匀 ，具有高的机械强度。耐热 冲击性好

23、，又 不会被钢液湿润，符合连珠的工艺要求。见下表性能AL2O3ZrO2熔融石英（Si02）ZrO2 - MO金 属陶瓷反应结合Si3N4热压Si3N4热压BN反应结 合SiN4-BN抗热震 性差差好好中好好好抗热应 力差差好好中好好好尺寸加 工精度 与易加 工性能差差好差好差好好耐磨性好好中好好好好好耐侵蚀性好好差好好好好编辑本段更多信息相对分子质量 140.28。灰 色、白色或灰白色。六方晶系 。晶体呈六面体。密度 3. 44。硬度99.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。熔点1900 C （加压 下）。通常在 常压下1900C分解。比热容为0.71J/ K）。生成热为-7

24、51.57kJ/mol。热导率为16.7W/（mK）。线膨胀系数为2.75x10-6/ C （201000 C）。不溶于水。溶于 氢氟酸。在空气中开始氧化的温度13001400 C。比体积电阻，20C时为1.4x105 m,500C时为4x108m。弹性模量为2842046060MPa。耐压 强度为490MPa （反应 烧结的）。1285摄式度时与二氮化二钙反应生成 二氮硅化钙，600度时使过渡金属 还原，放出氮氧化物。抗弯强度为147MPa。可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反 应而制得。可 用作高温陶瓷原料。氮化硅陶 瓷材料具有热稳定性高 、抗氧化能力强以及产品尺寸精 确度高等优良性 能。由

25、于氮化硅是键强 高的共价化合物，并在空气中能形成 氧化物保护膜，所以还具 有良好的化学 稳定性，1200 C以下不被氧化，12001600 C生成保护膜可防止进一步 氧化，并且不 被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等 很多种熔融金属或合金所浸润 或腐蚀， 但能被镁、镍 铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀。氮化硅陶瓷材料可用于高温工程的部件，冶金工业等方面的高级耐火材料，化工 工业中抗腐蚀部件和密封部件，机械加工工业的刀具和刃具等。氮化硅陶瓷制品的生产方法有两种，即反应烧结法和热压烧结法。反应烧结法是 将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生产方法成型。然后在氮化炉内， 在11501200 C预氮化，获得

26、一定强度后，可在机床上 进行机械加工，接着在1350 1450 C进一步氮化1836h，直到全部变为氮化硅为止。这样制得的产品尺寸精确， 体积稳定。热 压烧结法则是将氮化硅粉与少量 添加剂（如 MgO、 Al2O3、 MgF2、Al F3或Fe2O3等），在19.6MPa以上的压力和16001700 C条件下压热成型烧结。 通常热压烧结 法制得的产品比反应烧结制得的 产品密度高，性能好。附表 1 中列出了 这两种方法生 产的氮化硅陶瓷的性能。由于氮化硅与碳化硅、氧化铝、二氧化针、氮化硼等能形成很强的 结合，所以可 用作结合材料，以不同配比进行改性。此外，氮化硅还能应用到薄膜 太阳能电池中。用 PECVD 法镀氮化硅膜后 ，不但 能作为减反射 膜可减小入射光的反射，而且，在氮化硅薄膜 的沉积过程中，反应产物 氢原子进入氮 化硅薄膜以及硅片内，起到了钝 化缺陷的作用。