Sol-Jel Yöntemi ile Bor Karbür
Üretimi
biçiminde oluşturulabilir ve bu biçimin kalıcılığına
sahip bir seramiğe dönüştürülebilir.
Hammadde olarak borik asit ve sitrik asit
kullanılarak gerçekleştirilen bu üretim yönteminde
kontrollü pH değerlerinde ve yaklaşık olarak
1450°C sıcaklıkta çalışılmaktadır. Borik asidin
sulu çözeltisine sitrik asit eklenmesiyle elde
edilen çözeltinin su fazlası buharlaştırma yoluyla
uzaklaştırılmakta ve buharlaşma sırasında
çözeltinin sıcaklığı 112°C ye kadar çıkarılmaktadır.
Çözeltinin buharlaşma sırasındaki pH’ı amonyak
çözeltisi yardımıyla 2-3 aralığında korunmalıdır.
Buharlaştırma işleme sonrasında elde edilen altın
sarısı jel açık atmosferde kurutulmaktadır. Kurutulan
bu jelin 700°C’de vakum altında bozunması
sonucunda ise siyah renkte, süngerimsi yapıda ara
öncü kütlesi elde edilmektedir. Jelin bozunması
sonucu sitrik asit sadece karbon üretirken borik
asit ise B 2 O 3 e dönüşmektedir. Elde edilen öncü
kütlesi toz haline getirildikten sonra bir hidrolik pres
yardımıyla grafit kalıp içerisine sıkıştırılmakta ve bu
kalıp vakum altında 1450°C’ye ısıtılarak bu sıcaklıkta
2 saat bekletilmektedir. Öncü kütlenin 1450°C’ye
ısıtılması ve yeterli süre bu sıcaklıkta bekletilmesi
sonucunda elde edilen ürünün X-ışını paterninde
B 4 C ve karbon ile ilgili piklere rastlanmaktadır (Sinh
vd, 2002).
Bu anlatılan işlemle karbotermik işlemlere nazaran
daha az bor kaybıyla ve daha düşük sıcaklıkta bor
karbür üretmek mümkündür.
Düşük Sıcaklıkta Sentetik Üretim
Yöntemi ile Bor Karbür Üretimi
Yüksek sıcaklık toz tekniklerine bir alternatif olarak
seramik malzemelerin üretiminde polimer öncülerin
geliştirilmesine duyulan büyük ilgi sonucunda
ortaya çıkan bu yöntemin amacı, ucuz ve kolay
elde edilebilen hammaddelerle düşük sıcaklıkta bor
karbür üretmektir.
Seramik malzemelerin üretiminde, polimer
öncülerin kullanılması birtakım avantajlar
sağlamaktadır.
• Uygun bir polimer, seramik özelliklerin optimize
edilmesinde doğru şekilde kontrol edilebilen bir
stokiyometriye sahip olabilir.
• Polimer, istenilen şekilde veya ince bir film
• Polimer, geleneksel tekniklere nazaran daha ılımlı
koşullarda seramik oluşumuna izin vererek düşük
sıcaklık ayrışmasına uğrayabilir.
Geleneksel yöntemlerdeki zorluklar oksit olmayan
seramik malzemeler için polimer bozunmasının
geliştirilmesine ve kullanılmasına ilgi doğurmuştur.
Bu yöntemde bor içeren polimerik öncü, borik asit
ve polivinil alkol arasında sentezlenmektedir. Borik
asidin sulu çözeltisi bir su banyosunda ısıtıldıktan
sonra yine su banyosunda ısıtılmış olan polivinil
alkolün sulu çözeltisine eklenerek beyaz, yumuşak
ve lastiksi bir malzeme elde edilmektedir. Bu
polimerik öncü malzeme 100°C sıcaklıkta kurutulup
iki porselen krozeye ayrılarak 400°C ve 800°C’de 3
saat süreyle bozunmaya uğratılmaktadır. Bozunma
sonucunda polimer öncü her iki sıcaklıkta da bor
karbüre dönüşmektedir.
Bu yöntem, bor karbür üretimi için geliştirilen
yöntemler arasında en düşük sıcaklıkta çalışılan
yöntemdir.
Kimyasal Buhar Çöktürme
Yöntemi ile Bor Karbür Üretimi
Kimyasal buhar biriktirme yöntemi bor karbür
üretiminin yanı sıra üretim esnasında kaplama
uygulamaları için de kullanılır. Kimyasal buhar
biriktirme yönteminin en önemli avantajları; pürüzlü
yüzeylere uygulanabilen bir kaplama yöntemi
olması, kimyasal tepkime hızının yüksek olması,
teorik yoğunluğa yakın malzeme üretilebilmesi
ve tanecikleri bir yere yönlendirerek çökeltme
yapılabilmesidir. Bu yöntemin en önemli dezavantajı
ise fazla miktarda madde sarfiyatı olmasıdır. (İlker,
2001).
Bu yöntemde, karbon kaynağı olarak karbon
tetraklorür ve bor kaynağı olarak bor
triklorür kullanılarak bor karbür üretimi
gerçekleştirilmektedir. Karbon tetraklorür hidrojen
gazıyla taşınarak ve oda sıcaklığında buharlaşması
sağlanan bor triklorür gazı da argon gazıyla taşınarak
sisteme verilmiştir. İşlem sıcaklığı 1225°C’dir. Fırına
ayrı ayrı taşınan CCl 4 ve BCl 3 yüksek sıcaklığın
etkisiyle radikallere dönüşmekte ve oluşan C
ve B radikalleri çarpışarak bor karbür bileşiği
oluşturmaktadır (İlker, 2001).
16