第一節(jié) 氮化硅超細粉 行業(yè) 產業(yè)鏈概述
氮化硅超細粉
行業(yè)
產業(yè)鏈簡圖
第二節(jié) 氮化硅超細粉上游 行業(yè) 發(fā)展狀況 分析
一、上游原材料生產情況 分析
1、主要原材料產量情況
SiO2又稱硅石。在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無色，含鐵量較高的是淡黃色。國內SiO2開發(fā)應用由粗加工向深加工發(fā)展，尤其是納米技術的滲入以及硅電子光學產品的開發(fā)，加速了SiO2產品的發(fā)展?，F(xiàn)階段SiO2開發(fā)應用產品主要有：納米陶瓷等超細納米化產品、氮氧化硅粉末、分子篩、耐高溫硅酸鈣保溫材料、新型精鑄用石粉涂料等。
2005年，我國氣相法二氧化硅產能為3300噸/年，實際產量2800噸。2006年，產能為3500噸/年，實際產量2300噸。市場表觀需求總量約17300噸，其中需進口15000噸，進口依存度86.7%。
2005年我國氣相法二氧化硅生產裝置和產量狀況
單位：噸/年，噸
2、主要原材料供應廠家情況
2010年1月19日，中國藍星（集團）股份有限公司與美國卡博特公司來聯(lián)合對外宣布，卡博特公司將追加投資4500萬美元，擴大卡博特藍星化工（江西）有限公司的氣相二氧化硅項目的產能。此前，雙方在江西星火工業(yè)園建設了一套5000噸/年氣相二氧化硅生產裝置。本次擴產后，卡博特藍星公司氣相二氧化硅生產能力將在2011年達到1.5萬噸/年。雙方計劃在裝置穩(wěn)定運行后進一步擴建，將總產能提高到2萬噸/年。屆時，江西星火工業(yè)園將成為全球最大的氣相二氧化硅的生產基地。
氣相法二氧化硅主要供應廠家情況統(tǒng)計表
二、上游原材料應用情況
二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維、電子工業(yè)的重要部件、光學儀器、工藝品和耐火材料的原料。
1、玻璃
平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料。
2、陶瓷及耐火材料
瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料。
3、冶金
硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑。
4、建筑
混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標準砂）等。
5、化工
硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化硅微粉。
6、機械
鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）。
7、電子
高純度金屬硅、通訊用光纖等。
第三節(jié) 氮化硅超細粉下游 行業(yè) 發(fā)展情況 分析
一、下游主要 行業(yè) 發(fā)展情況 分析
（一）下游主要 行業(yè) 發(fā)展概述
氮化硅超細粉體材料具有高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗熱震等功能。廣泛用于化工、機械、冶金、航空、航天、國防、醫(yī)用等 行業(yè) 。
1、化工
2008年化工市場起伏較大。2008年一至九月份，由于發(fā)生冰凍雨雪、地震等自然災害及舉辦奧運會，新建、重建基礎設施拉動了國內化工市場的需求。而本年國內無重大新增產能投放市場，且為保障國內成品油市場的正常供應，石化生產企業(yè)降低乙烯裂解負荷，減少了化工基礎原料的產量，進而導致了化工產品市場供應不足。同時，受原油價格持續(xù)高價位運行的影響，多數基礎化工原料價格上漲至近二十年來的歷史最高點，化工產品生產成本大幅提高，促使化工產品價格高位運行。2008年四季度，國際金融危機迅速蔓延，國內經濟受到沖擊，市場需求萎縮，化工產品價格全線回落，跌幅均超過50%以上。
2009年1-7月，化工 行業(yè) 產值同比下降0.2%，盡管降幅比上半年收窄0.1個百分點，但仍未能按預期走出負增長的局面，企穩(wěn)回升的速度較為緩慢。由于食醋需求不做，7月份，化工 行業(yè) 共實現(xiàn)產品工業(yè)銷售值18849.6億元，同比下降1.25%，增速比上年同期下降33.59個百分點。由于化工 行業(yè) 周期性較強，因此宏觀經濟的下滑，對化工 行業(yè) 的利潤造成了巨大影響。2009年1-5月，化工 行業(yè) 累計實現(xiàn)利潤總額576.1億元，同比下降25.36%，增個 行業(yè) 的利潤仍處于較低水平，但利潤下降的幅度有所收窄。
2009年1-11月，化工 行業(yè) 增加值同比增長15.1%，增速同比加快4.4個百分點?；?行業(yè) 利潤1867億元，同比增長13.7%，1-8月為同比下降14.1%。
2、冶金
冶金工業(yè)是重要的原材料工業(yè)部門，為國民經濟各部門提供金屬材料，也是經濟發(fā)展的物質基礎。新中國成立以來，我國的冶金 行業(yè) 經歷近六十年的風風雨雨，已經發(fā)展成一個 行業(yè) 齊全，生產能力強，技術實力雄厚的綜合性 行業(yè) ，在國民生產和國防建設中占有舉足輕重的地位。
在我國“十一五” 規(guī)劃 中，明確指出優(yōu)化發(fā)展冶金工業(yè)。堅持內需主導，著力解決產能過剩問題，嚴格控制新增鋼鐵生產能力，加速淘汰落后工藝、裝備和產品，提高鋼鐵產品檔次和質量。推進鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟，發(fā)揮鋼鐵企業(yè)產品制造、能源轉換和廢物消納處理功能。鼓勵企業(yè)跨地區(qū)集團化重組，形成若干具有國際競爭力的企業(yè)。
（二）下游各 行業(yè) 近幾年增長情況
2005-2009年化工 行業(yè) 產值增長情況
單位：億元
2005-2009年我國鋼鐵產量
單位：萬噸
二、下游主要 行業(yè) 對氮化硅超細粉的應用現(xiàn)狀 分析
氮化硅制品具有優(yōu)良的物理化學性能，如熱震穩(wěn)定性好、高溫強度高、抗氧化性優(yōu)良、化學穩(wěn)定性好、自潤滑性等特點，日益受到人們的重視，現(xiàn)已被廣泛用來制造燃氣發(fā)動機的耐高溫部件、化學工業(yè)中的耐腐耐磨零件、高速切削刀具以及高溫陶瓷軸承等。
目前單獨Si3N4最大用途是汽車發(fā)動機上的元件，包括渦輪增壓器上的轉子、燃燒室、搖臂、噴嘴等。用陶瓷發(fā)動機可以明顯改善發(fā)動機性能。用Si3N4制成的渦輪轉子，轉動慣量可減少40%，增壓響應時間快30%，并明顯改善低速時的加速度。Si3N4的高溫結構性能也擴大了其使用范圍，增加了惡劣環(huán)境下的使用壽命。Si3N4還用于刀具、球磨軸承、泵封材料和其他耐磨器件的材料等。
第四節(jié) 上、下游 行業(yè) 對氮化硅超細粉 行業(yè) 發(fā)展的影響 分析
氮化硅產業(yè)鏈是圍繞滿足氮化硅企業(yè)生產過程所涉及到的一系列具有上下游關系的企業(yè)集合。錢納里和渡邊經彥對美國、日本、挪威和意大利4國的29個產業(yè)部門進行了數據 分析 。氮化硅超細粉屬于化學原料及化學制品制造業(yè)，屬于中間投入型制造業(yè)，其特點為前、后向關聯(lián)度效應都比較大。
目前國內生產微米、亞微米以及納米氮化硅粉體廠家大都未能大規(guī)模生產。上游硅粉、二氧化硅等硅源、氮氣等原材料 行業(yè) 對氮化硅超細粉 行業(yè) 有較大的影響。
行業(yè) 的后向關聯(lián)度較大，氮化硅粉體可廣泛應用于地質、化工、機械、冶金、航空、航天、國防、醫(yī)用等 行業(yè) 。下游 行業(yè) 的發(fā)展及應用對氮化硅超細粉 行業(yè) 有著很大的積極促進作用。
第五節(jié) 氮化硅超細粉基本生產技術、工藝或流程
Si3N4粉末的制備方法有很多，目前人們 研究 得最多的有下列八種：硅粉直接氮化法、碳熱還原二氧化硅法、熱分解法、高溫氣相反應法、激光氣相反應法、等離子體氣相反應法、溶膠凝膠（sol-gel）法、自蔓延法。從總體上可分為固相反應法、液相反應法和氣相反應法三大類。
1、固相反應法
1）硅粉直接氮化法
將純度較高的硅粉磨細后，置于反應爐內通氮氣或氨氣，加熱到1200～1400℃進行氮化反應就可得到Si3N4粉末。
2）碳熱還原二氧化硅法
把二氧化硅與碳粉混合后，于氮氣氣氛中，經1400℃左右的溫度下加熱，此時二氧化硅先被碳還原成硅，然后硅與氮反應生成氮化硅。
（3）自蔓延法（SHS）
燃燒合成又稱自蔓延高溫合成，是將粉料成型而后在一端點火，引發(fā)一高熱反應，該反應短時間內自行推進，直至整個體系完全反應。該工藝的突出優(yōu)點是節(jié)能，產物純度高，合成反應時間短，產物燒結活性高。
2、液相反應法
1）熱分解法
此法又叫硅亞胺和胺化物分解法、SiCl4液相法或液相界面反應法。SiCl4在0℃的干燥己烷中與過量無水氨氣發(fā)生界面反應生成固態(tài)亞胺基硅（Si（NH2））或胺基硅（Si（NH2）4），亞胺基硅（Si（NH2））或胺基硅（Si（NH2）4）在1400～1600℃下熱分解，可以直接制得很純的α-Si3N4粉末。
2）溶膠凝膠（solgel）法
sol-gel法是60年代發(fā)展起來的制備玻璃、陶瓷材料的一種工藝。碳熱還原氮化法普遍采用二氧化硅粉末做硅源，顆粒粗，與碳黑難以混勻，影響了粉體的粒度和純度。溶膠-凝膠法通過使原料在溶膠狀態(tài)充分均勻混合，可制得高純超細粉末。
3、氣相反應法
氣相反應法是以SiCl4之類的鹵化物或SiH4之類的硅氫化物作為硅源，以NH3作為氮源，在氣態(tài)下進行高溫化學反應生成Si3N4粉末的方法。
1）高溫氣相反應法（CVD法）
SiCl4或SiH4和NH3在高溫下發(fā)生氣相反應合成高純、超細Si3N4粉末。
2）激光氣相反應法（LICVD）
激光氣相反應合成Si3N4粉末法是以CO2激光器作為激發(fā)源使SiH4和NH3氣態(tài)下反應合成Si3N粉末（粒徑小于0.05µm）的方法，SiH4分解CO2激光10.59µm處的能量，反應氣體被加熱到反應溫度。該工藝技術上的特點是避免了污染、具有迅速均勻的加熱速率、反應區(qū)城容易確定、反應可以高度控制等。
3）等離子體氣相反應法（PCVD）
這是利用等離子體產生的超高溫激發(fā)反應氣體合成超細陶瓷粉末的方法。它具有高溫、急劇升溫和快速冷卻的特點，是制備超細陶瓷粉體的常用手段。
第六節(jié) 氮化硅超細粉新技術研發(fā)、應用情況
對于納米級Si3N4陶瓷粉的制備，主要制備方法有CVD法、LICVD法、PCVD法和sol-gel法。CVD法對設備要求不高，操作簡便，而且便于放大，但較難獲得20nm以下的粉體。PCVD法和LICVD法對設備要求較高，但易于獲得均勻超細的高純度、污染小的納米粉體。Sol-gel法是最便利的方法，易于大規(guī)模生產，缺點是純度難以保證，氧含量和游離碳含量都比較高。如果能夠找到有效控制氧含量和游離碳含量、提高Si3N4純度的方法，適合于工業(yè)化生產的Sol-gel法無疑將是很有前途的Si3N4微粉制備方法。
第七節(jié) 氮化硅超細粉國外技術發(fā)展現(xiàn)狀
目前國內外Si3N4粉體的 研究 和應用情況，硅粉直接氮化的氣-固相反應是比較成熟的工藝，但其產品質量受到一定的局限。液相反應法近年來發(fā)展較快，國外已建立了工業(yè)規(guī)模的Si3N4粉體生產線，但從總體上看仍存在一些技術問題和進一步降低成本的問題。各種氣相反應法均能制得高質量的Si3N4粉末，但它們的生產成本還比較高，激光法和等離子法的生產規(guī)模還相對較小。
第八節(jié) 氮化硅超細粉技術開發(fā)熱點、難點 分析
選擇氮化硅粉末合成方法，要在部分合成路線中挑選出合適的方法來組織批量生產Si3N4粉體，應從產品質量高、成本低和生產規(guī)模大等幾個基本原則去加以綜合考慮。
隨著氮化硅材料增韌技術的不斷發(fā)展，氮化硅材料的應用領域日益廣泛，氮化硅微粉的需求量也將日益增加。但目前各種生產氮化硅微粉的方法各有利弊，因此尋找經濟、高效并能大規(guī)模生產的Si3N4合成方法仍是今后一段時期內亟待解決的課題。
第九節(jié) 氮化硅超細粉未來技術發(fā)展趨勢
當今世界技術日新月異，經常發(fā)生變化。左右Si3N4最終成形制品的物理性能的主要因素之一是Si3N4原料粉末。
為使現(xiàn)有Si3N4陶瓷制品的質量更加穩(wěn)定，我國將對現(xiàn)有氮化硅粉末制備工藝進一步改良，氮化硅粉體將進一步向納米氮化硅發(fā)展， 研究 者與Si3N4粉末的成型制造廠間的質量設計，將進一步開展合作。
為使Si3N4陶瓷作為本世紀的工業(yè)材料并在工業(yè)中占有一定位置，Si3N4粉末的價格高低是非常重要的因素。我國氮化硅超細粉的制備工藝將更加成熟，氮化硅的制備成本將進一步降低。
免責申明：本文僅為中經縱橫 市場 研究 觀點，不代表其他任何投資依據或執(zhí)行標準等相關行為。如有其他問題，敬請來電垂詢：4008099707。特此說明。