Seydişehir Alüminyum Hidroksitinden Alüminyum Nitrür Toz Üretimi

Abstract

İleri teknoloji seramiklerinden biri olan alüminyum nitrür wurtzite yapısı ve hafif elementlerden oluşması nedeniyle yüksek termal iletkenliğe sahip bir malzemedir. Yüksek termal iletkenliği, yüksek elektriksel direnci, yüksek dielektrik mukavemeti, düşük dielektrik katsayısı ve silisyuma yakın termal genleşme nedeniyle elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir altlık malzemesidir. Bunun dışında alüminyum nitrür nispeten düşük maliyetiyle zırh yapımında alternatif bir malzemedir. Ayrıca sıvı alüminyum ve birçok ferroalaşıma dayanıklı olduğundan ideal bir pota malzemesidir. Endüstriyel boyutta alüminyum nitrür üretimi iki yöntemle gerçekleştirilmektedir. Bu yöntemler azot atmosferinde karbotermal redüksiyon ve nitrürleme, ile metalik alüminyumun doğrudan nitrürlenmesidir. Alüminyum nitrür endüstriyel anlamda en çok alümina hammadde olarak kullanılarak üretilmektedir. Bu çalışmada daha önce yapılanlardan farklı olarak alüminyum hidroksitten yola çıkılarak karbotermal redüksiyon ve nitrürleme yöntemiyle alüminyum nitrür üretimine çalışılmıştır. Böylece hammadde Bayer Yöntemine göre alüminyum üretim prosesinde bir önceki kademeden alınarak elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Önce argon gazı altında alüminyum hidroksit- alümina dönüşümü gerçekleştirilmiş ve ardından azot üflenerek nitrürleme işlemi başlatılmıştır. Deneyler süresince sıcaklık, süre ve redükleyici madde miktarı gibi üretim parametrelerinin nihai ürün üzerindeki etkileri incelenmiştir.

Aluminum nitride, one of the advanced ceramics, is a material with high thermal conductivity as it has a wurtzite structure and is made of relatively light elements. It is widespread used as base material in electronic applications because of its high thermal conductivity, high electrical resistance, high dielectric resistance, low dielectric coefficient and thermal expansion that closely matches silicon. Besides, aluminum nitride is an alternative material in armour production with its relatively lower cost. Since it is resistant to molten aluminum and lots of ferroalloys, it is used as a crucible material. Industrial scale production of aluminum nitride is made by two methods. These are carbothermal reduction and nitridation in nitrogen atmosphere and direct nitridation of metallic aluminum. Industrially aluminum nitride is widespread produced by using alumina as the raw material. In this study, different from the others done before, aluminum nitride production was studied by using aluminum hidroxide as the starting material. So the raw material was taken one step before in aluminum production according to Bayer Process and the results obtained were evaluated. Initially aluminum hidroxide- alumina transformation was supplied under argon stream and then nitridation was started by flowing nitrogen. During the experiments temperature, time and the amount of reductant were the parameters which influence the final product.