Основным сырьем, используемым при производстве карбидокремниевого кирпича на связке из нитрида кремния, являются карбид кремния, кремниевый дым, азот и другие добавки. В отличие от обычных продуктов из нитрида кремния, сырье, необходимое для производства кремниевых кирпичей на связке из нитрида кремния, должно быть более высокой чистоты. Чистота карбида кремния должна быть выше 98,5%, чистота дыма кремния - выше 99%, чистота азота - выше 99,9%. Помимо строгого контроля чистоты сырья, в ходе производственного процесса также необходимо строго контролировать размер частиц и гранулометрический состав сырья. Чрезмерный размер частиц сырья напрямую влияет на объемную плотность формованного изделия, что приводит к снижению компактности и влиянию на качество конечного продукта. Что касается классификации частиц сырья, следует обратить внимание на размер частиц кремниевого порошка. Контроль размера частиц кремниевого порошка может обеспечить эффективность реакции кремниевого порошка и азота. Однако слепое уменьшение размера частиц кремниевого порошка также может иметь определенные негативные последствия. Скорость реакции кремниевого порошка и азота слишком высока. Бурная реакция вызывает накопление тепла в реакционном устройстве.
Как только температура превысит 1400 градусов, это приведет к появлению потока кремния на поверхности карбида кремния, что не способствует контролю качества продукции. Кроме того, добавление ZrSio4 в сырьеКирпичи из карбида кремния на связке из нитрида кремнияможет улучшить стойкость продукта к окислению. В процессе производства кремниевых кирпичей на связке из нитрида кремния добавляется временное связующее. Это связующее выполняет две основные функции: во-первых, оно помогает сырьем смешиваться для достижения однородной структуры, улучшая поверхностное распределение частиц сырья и создавая благоприятные условия для формования кирпича. Во-вторых, во время процессов сушки и обжига подвергаются повышенным температурам. При высоких температурах временное связующее диспергируется, оставляя после себя сеть пор во время улетучивания газообразного материала. Это не только облегчает введение азота, повышая эффективность реакции между кремниевым дымом и азотом, но также повышает стабильность конечного продукта. Временные связующие включают органический декстрин, сульфонат лигнина кальция и немецкий диспергатор Zschimmer. В настоящее время в промышленности обычно используется менее 5% по массе временного связующего.
В настоящее время процессы формования карбидокремниевых кирпичей на связке нитрида кремния делятся на два основных типа: полусухое формование и шликерное литье. Полу-сухое формование чаще используется из-за его более высокой эффективности производства. В процессе сушки температура и время сушки существенно влияют на качество продукта. Чрезмерно низкие температуры или короткое время сушки могут привести к образованию остаточной влаги в заготовке, вызывая окисление кремниевого порошка во время последующей реакции азотирования, снижая эффективность азотирования и ухудшая качество продукции. Скорость повышения температуры также влияет на качество продукции. Быстрое повышение температуры затрудняет контроль над высокой-температурой окружающей среды. Чрезмерно высокие температуры могут привести к появлению трещин на поверхности заготовки. Кирпичи из нитрида кремния и карбида кремния на связке из нитрида кремния смешиваются и формируются в композиционный материал, а затем обжигаются в печи для азотирования при температуре примерно 1400 градусов. Качество и характеристики конечного продукта тесно связаны с температурой реакции азотирования. Реакция между порошком кремния и азотом обычно протекает через две температурные стадии: первая - фаза нагрева, за которой следует реакция азотирования сырья. Во время фазы нагрева температура внутри устройства повышается от начальной температуры примерно до 1100 градусов, в то время как температура во время фазы реакции исходного материала нитрида кремния колеблется от 1100 до 1350 градусов.
