The use of boron-containing additives for synthesis of anorthite ceramic powders

Abstract

Anortit seramikleri devre altlı ı malzemesi olarak sahip oldukları dü ük ısılgenle me ve dü ük elektriksel katsayıları nedeniyle büyük potansiyele sahiptirler.Anortit seramiklerinin sinterleme sıcaklı ını dü ürmek için katkı eklemek, sol-gelyöntemi ve mekanokimyasal yöntemler kullanmak gibi birkaç yöntem önerilmi tir.Bu çalı mada anortit mekanokimyasal yöntemler ve boron ilavesi ilesentezlenmi tir. Bu çalı mada kullanılan sarf malzemeler; Sivas kaolin (Al2O3 ve SiO2kayna ı olarak), kalsine edilmi alumina veya Al(OH)3 (alumina kayna ı olarak) vekalsiyum karbonat tozu (CaO kayna ı olarak) kullanılmı tır. Sentezlenen tozların fazkarakterizasyonu X-I ını Kırınımı (XRD) ile CuK radyasyonu kullanılarakyapılmı tır. Mikro yapı karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM)kullanılmı tır. Anortit seramik sentezlemesinde daha önemli olan prosesde i kenlerini belirlemek ve analiz etmek için istatistiksel deney dizaynı (SED)kullanılmı tır.Eleme deneysel tasarımının sonuçları göstermi tir ki sıcaklık en önemli prosesde i kenidir. kinci en önemli proses de i keni ise ö ütme süresidir. Bunu katkımiktarı ve katkı cinsi takip etmektedir. Bu çalı ma göstermi tir ki katkı miktarı vekatkı cinsi önemli proses de i kenleridir. Bunun nedeni bu iki proses de i keninbirbirine ba ımlı olmasındandır.Katkı kullanımı ve ö ütmenin birlikte etkilerinin anortit sentezi üzerindekietkileri sayesinde sentezleme sıcaklı ı 900 oC'ye kadar indirilmi tir.

Anorthite ceramics have a great potential as a substrate material due to theirlow thermal expansion coefficient and low dielectric constant. For lowering thesintering temperature of anorthite ceramics several routes like employing additives,sol-gel method and the use of mechanochemical methods have been proposed.In this study, anorthite was synthesized by using mechanochemical methodsand boron oxide addition. The raw materials used in this study were Sivas kaolin as asource for Al2O3 and SiO2, calcined alumina or Al(OH)3 as a source for Al2O3 andcalcite powder as source for CaO. Phase characterizations of synthesized powderswere performed by XRD using CuK radiation. Microstructural characterizationwas performed by SEM. Statistical experimental design techniques (SED) were usedin order to determine and analyze the more important process variables forsynthesizing anorthite ceramics.The results of screening experimental design clarified that the temperaturewas the most important process variable. Second most important process variablewas grinding speed which was followed by additive amount and additive type. Thisstudy showed that both additive type and additive amount were important processvariables because these two factors were related to each other.The effect of both additive use and grinding on anorthite synthesis helpeddecrease the synthesis temperature down to 900 oC.