Seydişehir Alüminasından Alüminyum Nitrür Toz Üretimi

Abstract

Alüminyum nitrür seramikler, yüksek termal iletkenlik, yüksek elektriksel direnç, yüksek dielektrik mukavemeti, düşük dielektrik katsayısı ve silisyuma yakın termal genleşme katsayısı nedeniyle elektronik uygulamalarda çok yaygın olarak kullanılan bir altlık malzemesidir. Elektronik uygulamalar dışında zırh yapımında da alternatif bir malzemedir ve diğer pahalı zırh malzemelerine oranla daha düşük fiyat olanağı sağlamaktadır. Bunlardan başka, AlN sıvı alüminyuma ve bir çok ferro alaşıma dayanıklı olduğundan sıvı metaller için mükemmel bir pota malzemesidir. Alüminyum nitrürün endüstriyel boyutta üretimi azot atmosferinde karbotermal redüksiyon ve nitrürleme veya metalik alüminyumun doğrudan nitrürlenmesi ile gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada Seydişehir alüminası hammadde olarak kullanılarak, karbotermal redüksiyon ve nitrürleme yöntemi ile alüminyum nitrür üretim parametreleri araştırılmıştır. Yapılan çalışmada Al2O3’ün karbotermal redüksiyon ve nitrürlenmesi için stokiyometrik oranın 2 ve 2,83 katı karbon karası ile yaş olarak karıştırılan Seydişehir alüminası 1400-1600 oC sıcaklıklarda 0,4 l/dak azot gazı akışı altında karbotermal redüksiyon ve nitrürleme işlemine tabi tutulmuştur. Bunun sonucunda elde edilen tozlardaki dönüşüm yüzdeleri, tozların boyut ve morfolojisi ile metalik empüriteler incelenmiş, reaksiyon sıcaklığı, süresi ve karbon oranının elde edilen ürün özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir.

The combination of high thermal conductivity, high electrical resistivity, good dielectric properties and a lineer thermal expansion that closely matches silicon makes AlN an exciting ceramic material for electronic applications. Different from electronical applications, AlN is an alternative for the other expensive armor materials and has the advantage of lower cost. Since AlN is not eroded away by molten aluminum and many ferrous alloys, it is an excellent crucible and gate material for molten metals. Industrial scale production of AlN is done by either carbothermal reduction and nitridation or direct nitridation of metallic aluminum. In this study, the parameters of AlN production via carbothermal reduction and nitridation by using Seydişehir alumina as the raw material was investigated. In the study, Seydişehir alumina that was wet mixed with 2 and 2,83 times of the stochiometric ratio of carbon black, and was exposed to carbothermal reduction and nitridation at the temperatures of 1400-1600 oC under 0,4 l/min nitrogen gas flow. The conversion ratios, size and morphologies of the powders, and metallic impurities were examined in the powders which were produced, and the effects of the reaction temperature, time and carbon ratio on the powder properties were studied.