氮化硅市场调研报告

1、氮化硅陶瓷市场调研报告 一、 产品简介 1. 产品性质 1 组成和结构 氮化硅分子式为si3n4属于共价键结合的化合物氮化硅陶瓷属多晶材料晶体结构属六方晶系一般分为、两种晶向均由sin4 4- 四面体构成其中- si3n4对称性较高摩尔体积较小在温度上是热力学稳定相而- si3n4在动力学上较容易生成高温14001800时相会发生相变成为型这种相变是不可逆的故相有利于烧结。 2 外观 不同晶相得氮化硅外观是不同的- si3n4呈白色或灰白色疏松羊毛状或针状体- si3n4则颜色较深呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体氮化硅晶须是透明或半透明的氮化硅陶瓷的外观呈灰色、蓝灰到灰黑色因密度、相比例的不同而

2、异也有因添加剂呈其他色泽。氮化硅陶瓷表面经抛光后有金属光泽。 3 密度和比重 氮化硅的理论密度为310010kg/m3实际测得- si3n4的真比重为3184 kg/m3- si3n4的真比重为3187 kg/m3。氮化硅陶瓷的体积密度因工艺而变化较大一般为理论密度的80以上大约在22003200 kg/m3之间气孔率的高低是密度不同的主要原因反应烧结氮化硅的气孔率一般在20左右密度是22002600 kg/m3而热压氮化硅气孔率在5以下密度达30003200 kg/m3与用途相近的其他材料比较不仅密度低于所有高温合金而且在高温结构陶瓷中也是密度较低的一种。 4 电绝缘性 氮化硅陶瓷可做高温绝

3、缘材料其性能指标的优劣主要取决于合成方式与纯度材料内未被氮化的游离硅在制备中带入的碱金属、碱土金属、铁、钛、镍等杂志均可恶化氮化硅陶瓷的电性能。一般氮化硅陶瓷在室温下、在干燥介质中的比电阻为10151016欧姆介电常数是9.49.5在高温下氮化硅陶瓷仍保持较高的比电阻值随着工艺条件的提高氮化硅可以进入常用电介质行列。 5 热学性质 烧结氮化硅 其热膨胀系数较低 为 2. 53 10- 6/导热率为 18.42 w/ m k 因此它具有优良的抗热震性能 仅次于石英和微晶玻璃 有实验报告说明密度为2500 kg/m3的反应烧结氮化硅试样由1200 冷却至20热循环上千次仍然不破裂氮化硅陶瓷的热稳定

4、性好可在高温中长期使用。在氧化气氛中可使用到1400在中性或还原气氛中一直可使用到1850。 6 机械性质 氮化硅具有较高的机械强度一般热压制品的抗折强度500700mpa 高的可达10001200mpa反应烧结后的抗折强度200mpa 高的可300400mpa。虽然反应烧结制品的室温强度不高 但在12001350的高温下 其强度仍不下降。氮化硅的高温蠕变小例如反应烧结的氮化硅在1200时荷重为24mpa 1000h后其形变为0.5 。 7摩擦系数与自润滑性 氮化硅陶瓷摩擦系数较小在高温高速的条件下摩擦系数提高幅度也较小因此能保证机构的正常运行这是它一个突出的优点氮化硅陶瓷开始对磨时滑动摩擦系

5、数达到1.0至1.5经精密磨合后摩擦系数就大大下降保持在0.5以下所以氮化硅陶瓷被认为是具有自润滑性的材料。这种自润滑性产生的主要原因不同于石墨氮化硼滑石等在于材料组织的鳞片层状结构。它是在压力作用下摩擦表面微量分解形成薄薄得气膜从而使摩擦面之间的滑动阻力减少摩擦面得光洁度增加。这样越摩擦阻力越小磨损量也特别小而大多数材料在不断摩擦后因表面磨损或温度升高软化摩擦系数往往逐渐增大。 8可机械加工性 氮化硅陶瓷可以通过机械加工的方式来达到所要求的形状和精度表面光洁度。 9化学稳定性 氮化硅具有优良的化学性能 能耐除氢氟酸以外的所有无机酸和25以下的氢氧化钠溶液腐蚀。它耐氧化的温度可达1400在还原

6、气氛中最高可使用到1870对金属特别是al液尤其对非金属不润湿。 从以上氮化硅陶瓷的物理化学性质可知氮化硅陶瓷的优异性能对于现代技术经常遇到的高温、高速、强腐蚀介质的工作环境具有特殊的使用价值。它突出的优点是 具有以下优点 1 机械强度高硬度接近于刚玉。热压氮化硅的室温抗弯强度可以高达780980mpa有的甚至更高能与合金钢相比而且强度可以一直维持到1200 不下降。 2 机械自润滑表面摩擦系数小、耐磨损、弹性模量大耐高温。 3 热膨胀系数小导热系数大抗热震性好。 4 密度低比重小。 5 耐腐蚀抗氧化。 6 电绝缘性好。 2. 用途 1 在冶金工业上制作坩埚马弗炉炉膛燃烧嘴发热体夹具铸模铝业导

7、管热电偶保护套管铝电解槽衬里等热工设备上的部件。 2 在机械制作工业制作高速车刀轴承金属部件热处理的支承件转子发动机刮片燃气轮机的导向叶片和涡轮叶片。 3 在化学工业上用作球阀泵体密封环过滤器热交换器部件以及固定化触媒载体燃烧舟蒸发皿。 4 在半导体、航空、原子能等工业用于制造开关电路基片薄膜电容器承高温或温度巨变的电绝缘体雷达电线罩导弹尾喷管原子反应堆中的支承件和隔离件核裂变物质的载体。 5 在医药工业中可做人工关节。 二、技术概况 制备氮化硅陶瓷制品的工艺流程一般由原料处理、粉体合成、粉料处理、成形、生坯处理烧结和陶瓷体处理等环节组成。如下图所示 原料处理粉体合成粉料处理成 型生坯处理烧

8、结陶瓷体处理气体净化、粉体细磨、酸洗采用化学结合、化学气相、还原氮化、热分解法等筛分、配料、混料、干燥及制浆造粒等采用半干压、等静压、注浆、热压铸、车坯、喷射、可塑法等修坯、干燥、预烧结采用烧结、热压、常压、等静压、重烧结等按需要进行热处理、化学强化、切割、研磨、接合等 氮化硅陶瓷制备工艺的类型主要是按合成、成型和烧结的不同方法和次序区分的。 1、反应烧结rs 反应烧结氮化硅是把si粉或si粉与si3n4粉的混合物成形后 在1200 左右通氮气进行预氮化之后机械加工成所需件最后在 1400 左右进行最终氮化烧结。在此过程中不需添加助烧剂等因此高温下材料强度不会明显降低。同时反应烧结氮化硅具有无

9、收缩特性可制备形状复杂的部件但因制品致密度低70 90 存在大量气孔力学性能受到较大的影响。 2、常压烧结 pls 常压烧结氮化硅是以高纯、超细、高相含量的氮化硅粉末与少量助烧剂混合通过成形、烧结等工序制备而成。在烧结过程中相向液相溶解 之后析出在- si3n4晶核上变为- si3n4这有利于烧结过程的进行。烧结时必须通入氮气 以抑制si3n4的高温分解。常压烧结可获得形状复杂、性能优良的陶瓷 其缺点是烧结收缩率较大 一般为16 26 易使制品开裂变形。 3、重烧结ps 将反应烧结的si3n4烧结坯在助烧剂存在的情况下臵于氮化硅粉末中在高温下重烧结得到致密的si3n4制品。助烧剂可在硅粉球磨时

10、引入也可用浸渍的方法在反应烧结后浸渗加入。由于反应烧结过程中可预加工在重烧结过程中的收缩仅有6 10 所以可制备形状复杂性能优良的部件。 4、热压烧结hp 把氮化硅粉末与助烧剂臵于石墨模具在高温下单向加压烧结。由于外加压力提高了烧结驱动力加快了转变及致密化速度。热压法可得到致密度大于95 的高强氮化硅陶瓷材料性能高且制造周期短。但是这种方法只能制造形状简单的制品 对于形状复杂的部件加工费用高 而且由于单向加压 组织存在择优取向 使性能在与热压面平行及垂直方向有差异。 5、气压烧结 gps 气压烧结是把si3n4压坯在512mpa的氮气中于18002100 下进行烧结。由于氮气压力高 从而提高了

11、si3n4的分解温度 有利于选用能形成高耐火度晶间相的助烧剂 来提高材料的高温性能。 6、热等静压法 hip 将氮化硅及助烧剂的混合物粉末封装到金属或玻璃包套中 抽真空后通过高压气体在高温下烧结。常用的压力为200mpa 温度为 2000热等静压氮化硅可达理论密度但它工艺复杂成本较高。 近年来还发展了其他一些烧结和致密化工艺如超高压烧结、化学气相沉积、爆炸成形等。 二、 氮化硅陶瓷国内市场综述 氮化硅陶瓷主要是作为高温结构及工程材料被研究、开发、应用。氮化硅制品已经形成商品投放市场主要用在机械、化工、冶金、航空、能源、建材、半导体等工业上作某些设备及产品的零部件。氮化硅年需求量国内在27万吨以

12、上而国内生产量仅10万吨左右氮化硅作为结构钢的增氮剂能提高钢的综合性能年市场需求量在6万吨以上。在钢铁生产中作为耐火材料需求量超过10万吨作为深加工原料如氮化硅轴承、发动机外壳、刀具等产品年需求量约6万吨。市场前景广阔。 目前市场上的氮化硅粉价格在300-480元/公斤氮化硅刀片价格20元/每片氮化硅研磨球价格211.00/公斤氮化硅陶瓷热电偶保护管240/根等。 三、 国内氮化硅生产厂家介绍 1、 海宁市科巍轴承厂位于上海和杭州之间是成立于05年的私营高科技企业。主要生产各种陶瓷轴承全陶瓷轴承和塑料及不锈钢轴承其中全陶瓷轴承包括氧化锆氮化硅碳化硅氧化铝陶瓷2、

13、海宁杰奈尔硬质合金有限公司原杰耐尔碳化钨球珠厂创建于2003年起步投资250余万元2006年新增投入200余万元。企业占地面积13亩现时拥有标准厂房5000平方米生产员工60余人主要生产氮化硅陶瓷球。 3、 上海意纳实业有限公司上海意纳实业有限公司是一家专业从事机械轴承的研发、生产制造的实体企业公司主要生产产品绝缘轴承陶瓷轴承陶瓷混合轴承高速牙钻轴承高温轴承长寿命轴承氮化硅精密零件等4、 上海方向工贸有限公司是专业生产特种结构陶瓷产品并从事精密陶瓷产品深加工的生产型企业.主营业务镜面电子陶瓷基片镜面氧化铝电子陶瓷基片镜面氮化硅电子陶瓷基片氧化锆陶瓷陶瓷基片精密陶瓷深

14、加工陶瓷刀具日用/工艺/机械精密陶瓷球陶瓷密封环陶瓷棒管玻璃球陶瓷元件硅片 021 59514053 5、 广州石潮特种陶瓷制造有限公司成立于1992年是专业生产热压氮化硅材料制品具有国际领先、高科技烧结工艺及配方形成一体的氮化硅制品。拥有自主创新、生产销售及技术服务为一体的高科技企业。有十几年的研究开发、生产经验。主要产品有氮化硅电热元器件、点火器、电热塞及各形状热压氮化硅耐温、耐磨陶瓷件等。我公司所掌握的产品技术皆为自主知识产权技术水平处于国际领先地位6、 西安环箭硅碳棒电热元件有限责任公司专业生产硅碳棒及相关产品的高新技术企业7、

15、上海高越精?芴沾捎邢薰臼怯胫泄蒲荷虾杷嵫窝芯克餐榻母呖萍脊疽劳猩虾杷嵫窝芯克际跎虾咴骄芴沾捎邢薰局铝谝蕴沾芍岢形鞯奶沾刹飞饕肥堑枨蚣暗杼沾?21-57530808 8、 合肥健坤化工有限公司纳米陶瓷粉提供纳米二氧化钛纳米氧化锆纳米氧化钇纳米碳化钛纳米氮化钛纳米碳化硅纳米氧化铈纳米氮化硅、纳米氮化铝和纳米二氧化硅及其超细微粉9、 上海科盛陶瓷有限公司位于中国上海是一家集科研、开发、应用、生产、销售于一体的高新技术企业.主营陶瓷材料制品包括氧化铝制品氧化锆制品氧化镁制品氮化硅制品氮化铝制品具体产品有坩埚管子板材刀片球基片轧辊和各种耐磨耐腐蚀零部件. 21 5109919

16、5 10、 濮阳濮耐高温材料有限公司成立于1988年经过二十年的发展濮耐股份002225于2008年4月25日在深圳证券交易所成功上市成为濮阳市首家上市企业.公司注册资本5.2亿总资产12亿余元。2008年全国耐材企业综合实力排名第一位。公司主营业务为研制、生产和销售定型、不定形和功能耐火材料及配套机构并承担各种热工设备耐火材料设计安装、施工服务等业务。 11、 冷水江市明玉陶瓷工具有限责任公司由成立于1970年的原冷水江市陶瓷工具厂整体改制组建的股份制企业是全国生产陶瓷工具时间最长、批量最大的专业生产厂家。1983年起生产“先锋”牌ag2、ag3、myas复合氧化铝陶瓷刀片sn-2、sn-3

17、、sn-4、mys复合氮化硅陶瓷刀片晶须增韧陶瓷刀片、st系列陶瓷刀片立方氮化硼cbn刀片及机夹刀杆金属陶瓷热挤压模金属陶瓷冷挤压模金属陶瓷拉伸模复合陶瓷拉丝模、金属陶瓷拉丝模氮化硅陶瓷发热体陶瓷喷砂嘴自润滑高温陶瓷滑动轴承陶瓷轴承球非标陶瓷耐磨件等产品除销往全国28个省市、自治区外还部分远销日本、东南亚等国家和地区。0738 5617098 12、 北京耐火材料所固定资产2500万元公司下设氮化硅结合碳化硅制品厂。 13、 夏普洛陶瓷公司成立于一九九九年二月是中电投集团公司旗下的一家由政府认证的高新技术企业。公司占地面积20亩主要有陶瓷刀具和陶瓷制品。 14、 中材高新材料股份有限公司 中国

18、中材股份有限公司出资控股于2000年12月15日经原国家经贸委批准发起设立的股份制企业公司致力于先进陶瓷、人工晶体和新能源材料三大产业和技术的开发。 15、 沈阳星光技术陶瓷有限公司始建于1995年是中国首家与德国fct精细技术陶瓷有限公司共同出资组建的高级碳化硅窑具的制造企业。 16、 巩义市南河渡华夏耐火材料厂始建于八十年代中期资金雄厚技术力量先进拥有一大批高素质的员工专业研究和生产耐材产品主要产品有刚玉莫来石复合砖、烧结型电熔白刚玉制品、碳化硅制品、氮化硅制品、氮化硅结合碳化硅制品、锆刚玉制品等。 17、 诸暨市特耐工程陶瓷有限公司是反应烧结氮化硅和反应烧结碳化硅特种陶瓷专业制造厂家公司

19、主要生产烟气脱硫喷嘴燃烧器喷火嘴机械密封摩擦副陶瓷环耐酸碱非金属泵部件工业窑炉用窑具坩埚喷砂嘴及各种异型耐高温、耐磨损、耐腐蚀特种陶瓷基础件产品。 附 开发生产氮化硅及制品项目简介 新华网河北频道 2009-08-09 19:40:59 稿件来源 一、项目名称 武安市永兴公司年产1万吨氮化硅粉及制品项目 二、项目内容 项目由设备购臵安装及土建工程构成。年产1万吨氮化硅粉、年产2000吨氮化硅制品。 主要内容为建设氮气发生炉液氮储送、物料混配等原料系统购臵安装氮化炉、纳米研磨机、刚玉研磨机等氮化硅粉生产设备和烧结炉、煅烧炉、压机、磨削加工机床等氮化硅制品成型加工设备建成年产1万吨氮化硅粉体和年产

20、2000吨轴承、发动机外壳、汽车尾气管等氮化硅制品生产线配套建设水、电、热供应及环保、安全等措施。 土建工程包括氮化硅及制品生产车间、原料及成品库房、维修车间和办公用房等公用工程总建筑面积95500平方米。 本项目采用常压烧结技术硅粉在氮化炉内增温抽氧加液氮后经过一定时间反应即得到氮化硅粉体。 三、投资估算与资金来源 该项目总投资33500万元。其中固定资产投资24500万元流动资金8100万元。上述投资自筹22700万元拟利用外资1440万美元。 四、市场分析 氮化硅陶瓷主要是作为高温结构及工程材料被研究、开发、应用。氮化硅制品已经形成商品投放市场主要用在机械、化工、冶金、航空、能源、建材、

21、半导体等工业上作某些设备及产品的零部件。氮化硅年需求量国内在27万吨以上而国内生产量仅10万吨左右氮化硅作为结构钢的增氮剂能提高钢的综合性能年市场需求量在6万吨以上。在钢铁生产中作为耐火材料需求量超过10万吨作为深加工原料如氮化硅轴承、发动机外壳、刀具等产品年需求量约6万吨。市场前景广阔。 五、建设条件 该项目厂址拟选在武安市磁山镇花富村北邢都公路两侧的荒坡上该厂址紧依邢都公路交通运输十分方便。厂区为荒山坡地不占用耕地需占用面积350亩水、电、通讯十分方便。本项目生产用主要原料有金属硅粉9000吨/年、氮1500吨/年这些原料在周边市场上均可购到。硅粉以当地市场为主适量从外地购进高档硅及其它原

22、料。运输半径在500公里左右。运输采用社会运力不增加运输设备。 六、经济效益分析 该项目建设期为2年项目建成后年可实现销售收入41335万元年均利润17302万元税后财务内部收益率为40.1投资回收期4.8年。 七、企业现状 武安市永兴实业有限公司位于武安市磁山镇花富村1997年成立注册资本3500万元。该公司以洗煤、矿石加工销售、钢材、建材、铁精粉、煤炭、橡胶制品乳丁胶及其材料、耐火材料为主要经营内容下设洗煤厂、耐火材料厂、橡胶厂、氮化硅实验厂等分厂。 该项目负责人为吴光亮男40岁博士、教授级高级工程师。主要技术团队成员肖于德男36岁博士中南大学材料科学与工程专业教授彭达岩男55岁硅酸盐专业

23、硕士欧剑平男35岁博士中南大学粉末冶金材料专业副教授。 八、项目进展 已在省发改委备案。 九、合作方式 双方协商。 十、联络方式 武安市永兴实业有限公司张来顺法人代表。 电邮编056302 电子邮箱y 高性能氮化硅陶瓷材料低成本生产技术 一、项目介绍 我校通过长期的研制成功研制出一套实用性强、可高效、批量、经济地制造各种形状的高性能氮化硅陶瓷的低成本常压烧结技术。对于提高我国机械工业的整体水平加快我国高技术陶瓷产业化的步伐提高我国高技术陶瓷在国际市场的竞争力将起到重要的作用。本技术工艺简单、生产周期短、效率高、投资少、成本低、适合于工业化生产可制取各种形状复杂的制品可

24、满足于不同工业应用的需求原料供应充足所用设备均可在国内制作购买所需生产人员少能耗低属技术密集型对环境无污染。 本项目是国家九五科技攻关重点项目。 二、主要性能指标 本研究的常压烧结氮化硅陶瓷具有优异的性能主要性能指标相对985硬度hra91抗弯强度950mpa达到了世界先进水平93年美国norton公司烧结氮化硅陶瓷nt154907mpa.gte公司的烧结氮化硅py6863mpa具有较强的国际竞争能力。 三、适用范围及市场前景 高技术氮化硅陶瓷是一种理想的工具材料与硬质合金相比其硬性、化学稳定性要好得多可实现高速切削刀尖温度可超过800提高效率和加工质量与传统的氧化铝陶瓷相比其强度、韧性和抗冲击要强得多因此世界上各大刀具生产厂家都对氮化硅刀具非常重视目前在发达国家陶瓷刀具已占刀具市场的510。 国内市场的需求也是巨大的。正常的每万吨钢消耗1吨硬质合金只靠硬质合金的增长是不可能的并且钨资源的开采也跟不上这一速度因此陶瓷刀具的需求必将上升。国内现在只能生产少数形状简单的热压陶