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氮化铝、氮化钛制品

作者:admin 发布日期: 2019-11-27 二维码分享

氮化铝原料的合成是以金属铝粉与氮气直接反应合成的。在氮化生产工艺过程中要在铝粉中加入碱金属氟化物作为助熔剂。在通入氮气情况下加热到1000,即可制成纯度很高的氮化铝,其反应式:

2Al+N22AlN

合成的氮化铝原料极易产生水化反应,为消除这种水化反应将氮化铝破粉碎后使粒度小于100目,然后装入石墨坩埚中放入炭管电炉内,通入0.1MPa(一个大气压)的氩气,加热到2000~2050保温1.5h,进行稳定化处理。

稳定的氮化铝经细磨后粒度小于20μm,加入有机结合剂可以采用机压法、等静压法或热压法成型。采用等静压法成型时,成型压力250MPa。成型用的组合模具如图14-10所示。


制品放在石墨容器中放入炭管电炉内通氩气,在1950~2050保温2h烧成。氮化铝制品的性能见表14-79、表14-80.


制品的化学性能如下:

(1)抗酸碱侵蚀:与稀酸、浓酸不反应、与弱碱有缓慢反应,与强碱有反应;

(2)1200与湿空气有反应;

(3)1000与一氧化碳(CO)没有反应;

(4)与铝液、液态镓不反应,与液态氧化硼不反应。

日本各公司的氮化铝制品的主要性能见表14-81.


氮化铝制品的应用:

(1)用于真空蒸发和熔炼金属的坩埚;

(2)用于合成半导体砷化镓的坩埚;

(3)用于侵入式热电偶保护管,在800~1000的熔铝池中连续使用可达3000h,在1300的铜合金溶液中使用10h

(4)做耐火材料,做金属精炼炉的内衬材料;

(5)可做氧化铝制品的涂层材料。

氧化钛制品

氧化钛的熔点很高为2950,真密度为5.21g/cm3,抗热冲击性好、强度高,是一种高及耐火材料。氮化钛的莫氏硬度为9,可做耐磨材料与切削工具。氧化钛呈黄金样颜色是很好的装饰材料。其电导率高可做电气元件和电极,还可以做超导材料。

氮化钛(TiN)是金属钛与氮体系中的重要化合物。氮化钛是一组组成广泛的缺位式固溶体,其稳定范围为TiN1.37-TiN1.6。氮含量低的为氮缺位的固溶体,钛含量低的为钛缺位固溶体。

在高温下氮化钛不与金属铁、铬、钙、镁、钼、钨等反应。在CON2气氛下不与酸性渣或碱性渣起作用。氮化钛不溶于硝酸、盐酸或硫酸中,但可溶于王水中。

氮化钛制品抗热震性能极好,赤热的坩埚直接放入冷水中也不会产生炸裂。

氮化钛的主要合成方法有:二氧化钛氨气还原法和金属钛粉氮化法。采用上述两种合成方法均能生产出高纯度的氮化钛。氨气还原法的反应式见式(14-1),金属钛粉氮化法见式(14-2)、式(14-3.

6TiO2+8NH36TiN+12H2O+N2     (14-1)

2Ti+N22TiN                  (14-2)

2Ti+2nh32TiN+3H2            (14-3)

氮化钛陶瓷制品的生产工艺:

氮化钛在湿磨过程中易与水生成氨气(NH3)。因此,湿磨时使用无水酒精做研磨介质液,并研磨粒度小于2μm

压制氮化钛制品或坩埚时,用石蜡做结合剂,加入量为2%。机压的成型压力为300MPa,等静压成型压力为200MPa.坯体在200~700℃脱蜡,在还原气氛或氮气氛中于1500~2000℃烧成。

用纯氮化钛原料生产制品时,很难制出气孔率低的制品或坩埚。适当加入一些氧化钛,可使制品气孔率降低到2%以下。

氮化钛制品亦可用热压法成型。成型压力20MPa,热压温度为1600℃。

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