DE3914296A1 - Aluminium nitride powder and a process for the preparation thereof - Google Patents

Aluminium nitride powder and a process for the preparation thereof

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Abstract

An aluminium nitride powder has a crystallite size, determined by powder diffraction and evaluated by the method of Scherrer, of from 40 to 150 nm, a primary particle size of from 0.1 to 0.5 mu m, a BET specific surface area of from 5 to 50 m<2>/g and a degree of whiteness, measured using light of a wavelength of from 400 to 700 nm against barium sulphate AR as whiteness standard, of more than 91 %. To prepare this aluminium nitride powder, metallic aluminium is first melted together with monoammine aluminium chloride [AlCl3(NH3)] in an inert gas atmosphere at temperatures above 125@C and these are allowed to react with one another with evolution of hydrogen. From 8 to 20 g of ammonia per hour per mole of monoammine aluminium chloride are then passed into the aluminium-containing monoammine aluminium chloride melt at temperatures between 250 and 400@C to precipitate aluminium nitride as solid until the aluminium is completely reacted. Finally, the temperature of the melt is raised to above 400@C.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Aluminiumnitridpulver und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei man metalli­ sches Aluminium zusammen mit Monamminaluminiumchlorid (AlCl3(NH3)) in Inertgasatmosphäre bei Temperaturen ober­ halb von 125°C aufschmilzt und unter Wasserstoffentwicklung miteinander reagieren läßt.The present invention relates to aluminum nitride powder and a process for its preparation, in which metallic aluminum together with monamminal aluminum chloride (AlCl 3 (NH 3 )) is melted in an inert gas atmosphere at temperatures above half of 125 ° C. and allowed to react with one another with evolution of hydrogen.

Aluminiumnitridpulver sind zur Herstellung von Keramiktei­ len zur Anwendung im Elektronikbereich von Interesse, da Aluminiumnitrid ein sehr guter Wärmeleiter und gleichzeitig ein guter elektrischer Isolator ist.Aluminum nitride powders are used to manufacture ceramic parts len for use in the electronics area of interest, because Aluminum nitride is a very good heat conductor and at the same time is a good electrical insulator.

Aluminiumnitridpulver werden technisch im allgemeinen durch direkte Nitridierung von Aluminium hergestellt, wobei von Nachteil ist, daß diese Verfahren auf eine Umsetzung zwi­ schen einer festen und einer gasförmigen Phase beruhen und mit einem hohen Mahlaufwand und relativ niedrigem Nitri­ dierungsgrad des Aluminiums verbunden sind.Aluminum nitride powders are generally technically known direct nitriding of aluminum, whereby of The disadvantage is that these methods require implementation between based on a solid and a gaseous phase and with a high grinding effort and relatively low nitri degree of aluminum are connected.

Weiterhin ist bekannt, Monamminaluminiumchlorid und metal­ lisches Aluminium in Argon- oder Ammoniakatmosphäre im mo­ laren Verhältnis von Aluminium zu Monamminaluminiumchlorid von 0,25 bis 3,0 bei Temperaturen zwischen 27 und 427°C unter Abscheidung von Wasserstoff umzusetzen. Das dabei gebildete Aluminiumimidochlorid wird bei Temperaturen um 1100°C in Aluminiumnitrid überführt (vergl. Journal für an­ gewandte Chemie (Moskau), No. 2, 1988, Seiten 249 bis 254). Hierbei sind die langen Reaktionszeiten nachteilig.It is also known monamminal aluminum chloride and metal aluminum in an argon or ammonia atmosphere in the mo laren ratio of aluminum to monamminal aluminum chloride from 0.25 to 3.0 at temperatures between 27 and 427 ° C to implement with separation of hydrogen. That included formed aluminum imidochloride is around at temperatures 1100 ° C converted into aluminum nitride (see Journal for an applied chemistry (Moscow), No. 2, 1988, pages 249 to 254). The long reaction times are disadvantageous here.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein insbe­ sondere für Keramikteile zur Anwendung im Elektronikbereich geeignetes Aluminiumnitridpulver sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, welches ausgehend von metal­ lischem Aluminium einen hohen Nitridierungsgrad aufweist und bei welchem das metallische Aluminium mit Monamminalu­ miniumchlorid in Inertgasatmosphäre bei Temperaturen ober­ halb von 125°C aufgeschmolzen wird. Dabei ist das erfin­ dungsgemäße Aluminiumnitrid durch eine pulverdiffraktome­ trisch gemessene und nach der Methode von Scherrer ausge­ wertete Kristallitgröße von 40 bis 150 nm, vorzugsweise 70 bis 120 nm, eine Primärteilchengröße von 0,1 bis 0,5 µm, eine spezifische Oberfläche nach BET von 5 bis 50 m2/g und einen Weißgrad von mehr als 91%, gemessen mit Licht einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm gegen Bariumsulfat p.a. als Weißstandard gekennzeichnet, während man beim erfindungsge­ mäßen Verfahren der aluminiumhaltigen Monoamminaluminium­ chlorid-Schmelze bei Temperaturen zwischen 250 und 400°C, vorzugsweise zwischen 280 und 380°C, pro Mol Monamminalu­ miniumchlorid 8 bis 20 g, vorzugsweise 12 bis 15 g Ammoniak pro Stunde unter Ausfällung von Aluminiumnitrid als fest­ stoff bis zum vollständigen Umsatz des Aluminiums zuführt und daß man schließlich die Temperatur der Schmelze auf mehr als 400°C, vorzugsweise auf 420 bis 600°C erhöht.It is therefore an object of the present invention to provide a particularly suitable for ceramic parts for use in the electronics sector aluminum nitride powder and a method for its production which, based on metallic aluminum, has a high degree of nitriding and in which the metallic aluminum with monamminal aluminum chloride in an inert gas atmosphere at temperatures is melted above 125 ° C. The aluminum nitride according to the invention is a crystallite size of 40 to 150 nm, preferably 70 to 120 nm, a primary particle size of 0.1 to 0.5 μm, a specific surface area according to BET of measured by a powder diffractometer and measured according to the Scherrer method 5 to 50 m 2 / g and a whiteness of more than 91%, measured with light of a wavelength of 400 to 700 nm against barium sulfate p .a. marked as a white standard, while in the process according to the invention of the aluminum-containing monoamminal aluminum chloride melt at temperatures between 250 and 400 ° C, preferably between 280 and 380 ° C, per mole of Monamminalu minium chloride 8 to 20 g, preferably 12 to 15 g of ammonia per hour with the precipitation of aluminum nitride as a solid material until the aluminum is completely converted and that the temperature of the melt is finally increased to more than 400 ° C., preferably to 420 to 600 ° C.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weiterhin wahlweise noch dadurch ausgestaltet sein, daß manThe method according to the invention can also be optional still be designed in that one

  • a) der Monamminaluminiumchlorid-Schmelze soviel metalli­ sches Aluminium zusetzt, daß das Molverhältnis Aluminium zu Monamminaluminiumchlorid 0,5 bis 1,2, vorzugsweise 0,9 bis 1,1,beträgt und daß man das Einleiten von Ammo­ niak in die festes metallisches Aluminium enthaltende Schmerze so lange fortsetzt, bis das gesamte der Schmel­ ze zugesetzte metallische Aluminium unter gleichzeitiger Ausfällung von Aluminiumnitrid von der Schmelze aufge­ nommen worden ist und sich mit dem Ammoniak zu Alumi­ niumnitrid umgesetzt hat;a) the monamminal aluminum chloride melt so much metalli cal aluminum adds that the molar ratio aluminum to monamminal aluminum chloride 0.5 to 1.2, preferably 0.9 to 1.1, and that the initiation of Ammo niak in the solid metallic aluminum containing Pain continues until all of the enamel added metallic aluminum under simultaneous  Precipitation of aluminum nitride from the melt has been taken and with the ammonia to Alumi has implemented nitride;
  • b) unter Einhaltung eines Molverhältnisses von Gesamt-Alu­ minium zu Gesamt-Monamminaluminiumchlorid von (0,5 bis 1,2):1 im Reaktionssystem 30 bis 70 Mol% des Monammin­ aluminiumchlorids durch Aluminiumchlorid oder Ammonium­ chlorid oder deren Mischungen ersetzt;b) while maintaining a molar ratio of total aluminum minium to total monamminal aluminum chloride from (0.5 to 1,2): 1 in the reaction system 30 to 70 mol% of the monammine aluminum chloride by aluminum chloride or ammonium chloride or their mixtures replaced;
  • c) pro Zeiteinheit nur soviel Ammoniak zuführt, daß die Ammoniakkonzentration im entweichenden Wasserstoff weni­ ger als 0,3% und der Ammoniaküberschuß in der Schmelze nach vollständigem Aluminiumsatz maximal 0,5, vorzugs­ weise weniger als 0,2 Mol Ammoniak pro Mol Monamminalu­ miniumchlorid beträgt;c) only so much ammonia per unit time that the Ammonia concentration in the escaping hydrogen little less than 0.3% and the ammonia excess in the melt after complete aluminum set a maximum of 0.5, preferably less than 0.2 moles of ammonia per mole of monamminalu is minium chloride;
  • d) der Monamminaluminiumchlorid-Schmelze nach vollständigem Umsatz des Aluminiums soviel Ammoniak zuführt, daß pro Mol eingesetztem Monamminaluminiumchlorid 1 bis 3, vor­ zugsweise 1,5 bis 2,5 Mol Ammoniak aufgenommen werden, bevor die Temperatur auf über 400°C erhönt wird;d) the monamminal aluminum chloride melt after complete Sales of aluminum so much ammonia that pro Mol of monamminal aluminum chloride 1 to 3 used preferably 1.5 to 2.5 moles of ammonia are taken up, before the temperature is raised to over 400 ° C;
  • e) das Aluminium in Form von Stäben, Blöcken oder Granalien einsetzt;e) the aluminum in the form of bars, blocks or granules begins;
  • f) das ausgefällte Aluminiumnitrid von der Monamminalumi­ niumchlorid-Schmelze durch Filtration abtrennt;f) the precipitated aluminum nitride from the monamminalumi the sodium chloride melt is separated off by filtration;
  • g) das geschmolzene Monamminaluminiumchlorid vom ausge­ fällten Aluminiumnitrid abdestilliert;g) the molten monamminal aluminum chloride from the precipitated aluminum nitride distilled off;
  • h) das Abdestillieren des Monamminaluminiumchlorids im Vakuum oder unter Inertgas unter Ausbildung von Alumi­ niumnitrid-Agglomeraten mit d 50<10 µm vornimmt;h) distilling off the monamminal aluminum chloride in vacuo or under inert gas to form aluminum nitride agglomerates with d 50 <10 μm;
  • i) das Abdestillieren des Monamminaluminiumchlorids unter Ammoniak unter Ausbildung von Aluminiumnitrid-Agglomera­ ten mit d 50<10 µm, vorzugsweise <5 µm, vornimmt;i) distilling off the monamminal aluminum chloride under ammonia with formation of aluminum nitride agglomerates with d 50 <10 μm, preferably <5 μm;
  • j) das abgetrennte Aluminiumnitrid bei Temperaturen zwi­ schen 400 bis 1500°C tempert;j) the separated aluminum nitride at temperatures between tempered at 400 to 1500 ° C;
  • k) die Temperung unter Inertgas oder Ammoniak oder deren Mischungen vornimmt.k) tempering under inert gas or ammonia or their Mixes.

Das erfindungsgemäße Aluminiumnitridpulver weist einen höheren Weißgrad einen höheren Nitridierungsgrad, eine höhere spezifische Oberfläche, kleinere Kristallitgrößen und kleinere Primärteilchengrößen als im Handel erhältliche Aluminiumnitridpulver auf.The aluminum nitride powder according to the invention has one higher degree of whiteness a higher degree of nitridation, a higher specific surface area, smaller crystallite sizes and smaller primary particle sizes than commercially available Aluminum nitride powder.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren empfiehlt es sich, als Inertgas Stickstoff, Wasserstoff, Edelgase oder deren Mi­ schungen zu verwenden, während beim Einsatz des Aluminiums in Form von Stäben, Blöcken oder Granalien quantitative Ausbeuten bei gleichmäßiger Umsatzrate erzielt werden.In the method according to the invention, it is recommended as Inert gas nitrogen, hydrogen, noble gases or their Mi to use while using the aluminum quantitative in the form of rods, blocks or granules Yields can be achieved with a constant turnover rate.

Wenn man beim Verfahren gemäß der Erfindung das Monammin­ aluminiumchlorid im Vakuum oder in Inertgasatmosphäre destillativ entfernt, so können große Aluminiumnitrid- Agglomerate (d 50<10 µm) erhalten werden; entfernt man je­ doch das Monamminaluminiumchlorid in Ammoniakatmosphäre (<0,5 Mol Ammoniak pro Mol Monamminaluminiumchlorid), so wer­ den kleine, leicht zerfallende Aluminiumnitrid-Agglomerate (d 50<5 µm) erhalten.If the monammin aluminum chloride is removed by distillation in vacuo or in an inert gas atmosphere in the process according to the invention, large aluminum nitride agglomerates ( d 50 <10 μm) can be obtained; but one removes the monamminal aluminum chloride in an ammonia atmosphere (<0.5 mol ammonia per mol monamminal aluminum chloride) so that the small, easily disintegrating aluminum nitride agglomerates ( d 50 <5 µm) are obtained.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Viskosität der aluminiumhaltigen Monamminaluminiumchlorid-Schmelze, in welcher Aluminiumnitrid suspendiert ist, dadurch niedrig gehalten werden, daß im Reaktionssystem ein Einsatzverhält­ nis von Aluminium zu Monamminaluminiumchlorid von 0,5 bis 1,2 gewählt wird sowie die zugeführte Ammoniakmenge bis zu 20 g pro Stunde und Mol Monamminaluminiumchlorid und der Ammoniaküberschuß weniger als 0,5 Mol pro Mol Monamminalu­ miniumchlorid beträgt.In the method according to the invention, the viscosity of the aluminum-containing monamminal aluminum chloride melt, in which aluminum nitride is suspended is therefore low be kept that an operating relationship in the reaction system nis of aluminum to monamminal aluminum chloride from 0.5 to 1.2 is selected and the amount of ammonia added up to 20 g per hour and mole of monamminal aluminum chloride and the Ammonia excess less than 0.5 mole per mole of monamminalu minium chloride is.

In der folgenden Tabelle werden drei Aluminiumnitridpulver miteinander verglichen; und zwar ist das Pulver A das er­ findungsgemäße Aluminiumnitrid, während die Pulver B und C im Handel erhältliche Aluminiumnitride sind (B hergestellt nach einem Verfahren der carbothermischen Nitridierung; C hergestellt nach einem Verfahren der Direktnitridierung).The following table compares three aluminum nitride powders; namely, powder A is the aluminum nitride according to the invention, while powders B and C are commercially available aluminum nitrides (B produced by a process of carbothermal nitridation; C produced by a process of direct nitridation).

In der Tabelle sowie in den 8eispielen 1 bis 8 wurde die spezifische Oberfläche nach der BET-Methode (vergl. Brunauer, Emmet, Teller in J. Amer. Chem. Soc., 60. Jahr­ gang, 1938, Seite 309) bestimmt, während die Kristallit­ größe an Flachpräparaten mit dem PHILIPS-Pulverdiffraktome­ ter APD 1700 (mit Graphit-Monochromator; CuK-Strahlung) unter Verwendung der Reflexe 100, 002 und 101 gemessen und nach der Methode von SCHERRER gemäß der GleichungIn the table and in FIGS. 8 to 1, the specific surface was determined by the BET method (cf. Brunauer, Emmet, Teller in J. Amer. Chem. Soc., 60th year gang, 1938, page 309), while the crystallite size of flat specimens was measured using the APD 1700 PHILIPS powder diffractometer (with graphite monochromator; Cu K radiation) using reflections 100, 002 and 101 and using the SCHERRER method according to the equation

(D = Kristallitgröße in nm; λ = 1,54178 A; R = Beugungswinkel; B = gemessene Reflexbreite; B₀ = Apparatekonstante = 0,075°)
ausgewertet wurde. Schließlich erfolgte die Bestimmung des Weißgrades mit dem ZEISS-Farbmeßgerät RFC 3 bei Wellen­ längen zwischen 400 und 700 nm mit Bariumsulfat p.a. als Weißstandard.( D = crystallite size in nm; λ = 1.54178 A; R = diffraction angle; B = measured reflection width; B ₀ = apparatus constant = 0.075 °)
was evaluated. Finally, the degree of whiteness was determined using the ZEISS RFC 3 colorimeter at wavelengths between 400 and 700 nm with barium sulfate pa as the white standard.

Beispiel 1Example 1

In einem einseitig geschlossenen Drehbehälter wurden 5 g Aluminiumgranalien (Al<99,99%) und 100 g Monamminalumi­ niumchlorid (hergestellt nach G. Brauer: "Handbuch der prä­ parativen anorganischen Chemie", 2. Band, 1978, Seite 829) auf 300° unter Inertgas 1 Stunde erwärmt. Die Schmelze wurde vom Rest der Granalien abfiltriert und Granalien zurückgewogen. Der Masseverlust der Granalien betrug 1,9 g, die Schmelze hatte 10 mol% Aluminium, bezogen auf einge­ setztes Monamminaluminiumchlorid, aufgenommen. Aus der Schmelze wurde mit gasförmigem Ammoniak ein weißer Fest­ stoff gefällt und das Monamminaluminiumchlorid bei 420°C abdestilliert. Der Rückstand wurde bis 1500°C im Ammoniak­ strom getempert.
Ausbeute (bezogen auf metallisches Aluminium): 99%.In a rotating container closed on one side, 5 g of aluminum granules (Al <99.99%) and 100 g of monamminaluminium chloride (produced according to G. Brauer: "Handbook of preparative inorganic chemistry", 2nd volume, 1978, page 829) were set to 300 ° heated under inert gas for 1 hour. The melt was filtered off from the rest of the granules and granules were weighed out. The mass loss of the granules was 1.9 g, the melt had 10 mol% aluminum, based on the monamminal aluminum chloride used. A white solid was precipitated from the melt with gaseous ammonia and the monamminal aluminum chloride was distilled off at 420 ° C. The residue was annealed in ammonia stream up to 1500 ° C.
Yield (based on metallic aluminum): 99%.

Analyse:
Al 65,8% (theoretischer Wert für AlN: 65,9%);
N 34,1% (theoretischer Wert für AlN: 34,1%);
Cl 0,03%.Analysis:
Al 65.8% (theoretical value for AlN: 65.9%);
N 34.1% (theoretical value for AlN: 34.1%);
Cl 0.03%.

Spezifische Oberfläche: 15 m²g⁻1.Specific surface: 15 m²g⁻ 1 .

Beispiel 2Example 2

In einem einseitig geschlossenen Drehbehälter wurden 27 g Al-Granalien (Al<99,99%) und 150 g Monamminaluminium­ chlorid unter Stickstoff auf 300°C erwärmt und nach Errei­ chen der Reaktionstemperatur wurden 15 g Ammoniak pro Stun­ de und Mol Monamminaluminiumchlorid eingeleitet. Aus der Schmelze fiel ein weißer Feststoff aus, während die Alumi­ nium-Granalien mit der Zeit abreagierten. Die Temperatur wurde auf 420°C erhöht und das Monamminaluminiumchlorid ab­ destilliert. Zurück blieb ein weißes lockeres Pulver (nach Röntgenaufnahme: Aluminiumnitrid), das im Ammoniakstrom bis 1500°C getempert wurde.
Ausbeute (bezogen auf metallisches Aluminium): 98%. In a rotating container closed on one side, 27 g of Al granules (Al <99.99%) and 150 g of mono-aluminum chloride were heated to 300 ° C under nitrogen and after reaching the reaction temperature, 15 g of ammonia per hour and mole of mono-aluminum chloride were introduced. A white solid precipitated out of the melt, while the aluminum granules reacted over time. The temperature was raised to 420 ° C. and the monamminal aluminum chloride was distilled off. What remained was a white, loose powder (according to X-rays: aluminum nitride) which was tempered in an ammonia stream up to 1500 ° C.
Yield (based on metallic aluminum): 98%.

Analyse:
Al 65,8% (theoretischer Wert für AlN: 65,9%);
N 34,0% (theoretischer Wert für AlN: 34,1%);
Cl 0,03%.Analysis:
Al 65.8% (theoretical value for AlN: 65.9%);
N 34.0% (theoretical value for AlN: 34.1%);
Cl 0.03%.

Spezifische Oberfläche: 14 m²g⁻1.
Weißgrad (Mittel): 96% (400 bis 700 nm).Specific surface: 14 m²g⁻ 1 .
Whiteness (medium): 96% (400 to 700 nm).

Beispiel 3Example 3

In einem einseitig geschlossenen Drehbehälter wurden 15 g Aluminium-Granalien (Al<99,99%) und 150 g Monamminalumi­ niumchlorid unter Inertgas auf 320°C erwärmt. Aus der sich bildenden Schmelze wurde mit Ammoniak ein weißer Feststoff gefällt. Bei 420°C wurde das Monamminaluminiumchlorid ab­ destilliert. Das zurückbleibende lockere weiße Pulver wurde in einem Ammoniak-Stickstoffstrom (1:1) bis 1300°C getem­ pert. Röntgenaufnahmen des Pulvers ab 420°C zeigen, daß es sich um Aluminiumnitrid handelte.
Ausbeute (bezogen auf metallisches Aluminium): 99%.In a rotating container closed on one side, 15 g of aluminum granules (Al <99.99%) and 150 g of monamminaluminium chloride were heated to 320 ° C. under inert gas. A white solid was precipitated from the melt which formed with ammonia. The monamminal aluminum chloride was distilled off at 420 ° C. The remaining loose white powder was tempered in an ammonia-nitrogen stream (1: 1) to 1300 ° C. X-rays of the powder from 420 ° C show that it was aluminum nitride.
Yield (based on metallic aluminum): 99%.

Analyse:
Al 65,7% (theoretischer Wert für AlN: 65,9%);
N 33,8% (theoretischer Wert für AlN: 34,1%);
Cl 0,5%.Analysis:
Al 65.7% (theoretical value for AlN: 65.9%);
N 33.8% (theoretical value for AlN: 34.1%);
Cl 0.5%.

Spezifische Oberfläche: 45 m²g⁻1.
Kristallitgröße: (100) 56 nm, (002) 63 nm, (101) 56 nm.Specific surface: 45 m²g⁻ 1 .
Crystallite size: (100) 56 nm, (002) 63 nm, (101) 56 nm.

Beispiel 4Example 4

In einem Rührbehälter wurden 27 g Aluminiumspäne (Al<99,99%) und 150 g Monamminaluminiumchlorid unter Inertgas auf 280°C erwärmt. Aus der Schmelze wurde unter Zugabe von Ammoniak ein weißer Feststoff gefällt. Mit einer Ölpumpe wurde evakuiert und das Monamminaluminiumchlorid abdestil­ liert. Das zurückbleibende weiße Pulver wurde im Ammoniak­ strom bis 1500°C getempert.
Ausbeute (bezogen auf metallisches Aluminium): 60%27 g of aluminum chips (Al <99.99%) and 150 g of monamminal aluminum chloride were heated to 280 ° C. under an inert gas in a stirred container. A white solid was precipitated from the melt with the addition of ammonia. It was evacuated with an oil pump and the monamminal aluminum chloride was distilled off. The remaining white powder was tempered in the ammonia stream up to 1500 ° C.
Yield (based on metallic aluminum): 60%

Analyse:
Al 65,8% (theoretischer Wert für AlN: 65,9%);
N 34,1% (theoretischer Wert für AlN: 34,1%);
Cl 0,04%.Analysis:
Al 65.8% (theoretical value for AlN: 65.9%);
N 34.1% (theoretical value for AlN: 34.1%);
Cl 0.04%.

Spezifische Oberfläche: 12 m²g⁻1.
Kristallitgröße: (100) 92 nm, (002) 90 nm, (101) 88 nm.Specific surface: 12 m²g⁻ 1 .
Crystallite size: (100) 92 nm, (002) 90 nm, (101) 88 nm.

Beispiel 5Example 5

Beispiel 4 wurde mit der Änderung wiederholt, daß anstelle der Aluminiumspäne Aluminiumpulver mit einer Körnung von etwa 165 µm eingesetzt wurde.
Ausbeute (bezogen auf metallisches Aluminium): 80%Example 4 was repeated with the change that aluminum powder with a grain size of about 165 μm was used instead of the aluminum chips.
Yield (based on metallic aluminum): 80%

Beispiel 6Example 6

Beispiel 2 wurde mit der Änderung wiederholt, daß 7 g Ammo­ niak pro Stunde und Mol Monamminaluminiumchlorid eingelei­ tet wurden.Example 2 was repeated with the change that 7 g of Ammo niak per hour and mole of monamminal aluminum chloride were tested.

Die Reaktionsgeschwindigkeit verringerte sich dadurch und die Ausbeute betrug nur 70%.This slowed the reaction rate and the yield was only 70%.

Beispiel 7Example 7

Beispiel 2 wurde mit der Änderung wiederholt, daß 30 g Ammoniak pro Stunde und Mol Monamminaluminiumchlorid einge­ leitet wurden.Example 2 was repeated with the change that 30 g Ammonia per hour and mole of monamminal aluminum chloride were directed.

Die Reaktionsgeschwindigkeit war zu Beginn der Reaktion der im Beispiel 2 vergleichbar; die Ausbeute betrug jedoch nur 55%. The rate of the reaction was the beginning of the reaction comparable in example 2; however, the yield was only 55%.  

Beispiel 8Example 8

In einem einseitig geschlossenen Drehbehälter wurden 27 g Al-Granalien (Al<99,99%) und 150 g Monamminaluminium­ chlorid unter Stickstoff auf 330°C erwärmt. Nach Erreichen der Reaktionstemperatur und Bildung einer Schmelze wurden 15 g Ammoniak pro Stunde und Mol Monamminaluminiumchlorid eingeleitet, wonach aus der Schmelze Aluminiumnitrid aus­ fiel, während die Al-Granalien mit der Zeit abreagierten. Nach der Ausfällung des Aluminiumnitrids wurde in die Schmelze soviel Ammoniak eingeleitet, daß pro Mol Monammin­ aluminiumchlorid 2,2 Mol Ammoniak aufgenommen wurden. Dann wurde die Schmelze im Ammoniakstrom auf 420°C erwärmt und eingeengt. Der Rückstand wurde im Ammoniakstrom bei 1300°C getempert.27 g were placed in a rotating container closed on one side Al granules (Al <99.99%) and 150 g monamminal aluminum chloride heated to 330 ° C under nitrogen. After reaching the reaction temperature and formation of a melt 15 g of ammonia per hour and mole of monamminal aluminum chloride initiated, after which aluminum nitride from the melt fell as the Al granules reacted over time. After the precipitation of the aluminum nitride was in the Melt so much ammonia initiated that per mole of monammine aluminum chloride 2.2 moles of ammonia were added. Then the melt was heated to 420 ° C. in an ammonia stream and constricted. The residue was in a stream of ammonia at 1300 ° C. annealed.

Es wurden Agglomerate von d 50 ∼2,5 µm mit Primärteilchen­ größen von d 50 ∼0,2 µm erhalten.Agglomerates of d 50 ∼2.5 µm with primary particle sizes of d 50 ∼0.2 µm were obtained.

Beispiel 9Example 9

Beispiel 8 wurde mit der Änderung wiederholt, daß in die Schmelze nach Ausfällung des Aluminiumnitrids nur soviel Ammoniak eingeleitet wurde, daß pro Mol Monamminaluminium­ chlorid 0,5 Mol Ammoniak aufgenommen wurde. Nach Erwärmen der Schmelze im Ammoniakstrom auf 420°C wurde sie einge­ engt. Der Rückstand wurde im Ammoniakstrom bei 1300°C ge­ tempert.Example 8 was repeated with the change that in the Melt only so much after the aluminum nitride has precipitated Ammonia was introduced per mole of monamminal aluminum chloride 0.5 mol of ammonia was added. After warming up the melt in the ammonia stream to 420 ° C was turned on tight. The residue was ge in a stream of ammonia at 1300 ° C. tempered.

Es wurden Agglomerate von d 50 ∼35 µm erhalten.Agglomerates of d 50 ∼35 µm were obtained.

Claims (13)

1. Aluminiumnitridpulver, gekennzeichnet durch eine pulver­ diffraktometrisch gemessene und nach der Methode von Scherrer ausgewertete Kristallitgröße von 40 bis 150 nm, vorzugsweise 70 bis 120 nm, eine Primärteilchengröße von 0,1 bis 0,5 µm, eine spezifische Oberfläche nach BET von 5 bis 50 m2/g und einen Weißgrad von mehr als 91%, ge­ messen mit Licht einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm gegen bariumsulfat p.a. als Weißstandard.1. aluminum nitride powder, characterized by a powder diffractometrically measured and evaluated by the Scherrer method, crystallite size of 40 to 150 nm, preferably 70 to 120 nm, a primary particle size of 0.1 to 0.5 μm, a BET specific surface area of 5 to 50 m 2 / g and a whiteness of more than 91%, measured with light of a wavelength of 400 to 700 nm against barium sulfate pa as the white standard. 2. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumnitridpulver nach Anspruch 1, wobei man metallisches Aluminium zusammen mit Monamminaluminiumchlorid (AlCl3(NH3)) in Inertgasat­ mosphäre bei Temperaturen oberhalb von 125°C aufschmilzt und unter Wasserstoffentwicklung miteinander reagieren läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man der aluminiumhal­ tigen Monoamminaluminiumchlorid-Schmelze bei Temperatu­ ren zwischen 250 und 400°C, vorzugsweise zwischen 280 und 380°C, pro Mol Monamminaluminiumchlorid 8 bis 20 g, vorzugsweise 12 bis 15 g Ammoniak pro Stunde unter Aus­ fällung von Aluminiumnitrid als Feststoff bis zum voll­ ständigen Umsatz des Aluminiums zuführt und daß man schließlich die Temperatur der Schmelze auf mehr als 400°C, vorzugsweise auf 420 bis 600°C erhöht.2. A process for the preparation of aluminum nitride powder according to claim 1, wherein metallic aluminum is melted together with monamminal aluminum chloride (AlCl 3 (NH 3 )) in an inert gas atmosphere at temperatures above 125 ° C. and reacted with evolution of hydrogen, characterized in that the aluminiumhal term monoamminal aluminum chloride melt at temperatures between 250 and 400 ° C, preferably between 280 and 380 ° C, per mole of monamminal aluminum chloride 8 to 20 g, preferably 12 to 15 g of ammonia per hour with precipitation of aluminum nitride as a solid to complete Conversion of the aluminum feeds and that one finally increases the temperature of the melt to more than 400 ° C, preferably 420 to 600 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man der Monamminaluminiumchlorid-Schmelze soviel metal­ lisches Aluminium zusetzt, daß das Molverhältnis Alumi­ nium zu Monamminaluminiumchlorid 0,5 bis 1,2, vorzugs­ weise 0,9 bis 1,1, beträgt und daß man das Einleiten von Ammoniak in die festes metallisches Aluminium enthalten­ de Schmelze so lange fortsetzt, bis das gesamte der Schmelze zugesetzte metallische Aluminium unter gleich­ zeitiger Ausfällung von Aluminiumnitrid von der Schmelze aufgenommen worden ist und sich mit dem Ammoniak zu Alu­ miniumnitrid umgesetzt hat.3. The method according to claim 2, characterized in that so much metal from the monamminal aluminum chloride melt lical aluminum adds that the molar ratio Alumi nium to monamminal aluminum chloride 0.5 to 1.2, preferred  example, 0.9 to 1.1, and that the initiation of Contain ammonia in the solid metallic aluminum de melt continues until all of the Melt added metallic aluminum under the same early precipitation of aluminum nitride from the melt has been taken up and with the ammonia to aluminum has implemented minimum nitride. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man unter Einhaltung eines Molverhältnisses von Ge­ samt-Aluminium zu Gesamt-Monamminaluminiumchlorid von (0,5 bis 1,2):1 im Reaktionssystem 30 bis 70 Mol% des Monamminaluminiumchlorids durch Aluminiumchlorid oder Ammoniumchlorid oder deren Mischungen ersetzt.4. The method according to claim 3, characterized in that one maintains a molar ratio of Ge velvet aluminum to total monamminal aluminum chloride from (0.5 to 1.2): 1 in the reaction system 30 to 70 mol% of Monamminal aluminum chloride by aluminum chloride or Replaces ammonium chloride or mixtures thereof. 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Zeiteinheit nur so­ viel Ammoniak zuführt, daß die Ammoniakkonzentration im entweichenden Wasserstoff weniger als 0,3% und der Ammoniaküberschuß in der Schmelze nach vollständigem Aluminiumsatz maximal 0,5, vorzugsweise weniger als 0,2 Mol Ammoniak pro Mol Monamminaluminiumchlorid beträgt.5. The method according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that one only per unit of time much ammonia that the ammonia concentration in the escaping hydrogen less than 0.3% and the Ammonia excess in the melt after complete Aluminum kit maximum 0.5, preferably less than 0.2 Mol of ammonia per mol of monamminal aluminum chloride. 8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man der Monamminaluminium­ chlorid-Schmelze nach vollständigem Umsatz des Aluminiums soviel Ammoniak zuführt, daß pro Mol einge­ setztem Monoamminaluminiumchlorid 1 bis 3, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Mol Ammoniak aufgenommen werden, bevor die Temperatur auf über 400°C erhöht wird.8. The method according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the monamminal aluminum chloride melt after complete conversion of the Aluminum supplies so much ammonia that turned in per mole set monoamminal aluminum chloride 1 to 3, preferably 1.5 to 2.5 moles of ammonia are added before the Temperature is increased to over 400 ° C. 7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminium in Form von Stäben, Blöcken oder Granalien einsetzt. 7. The method according to at least one of claims 2 to 6, characterized in that the aluminum in the form of bars, blocks or granules.   8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das ausgefällte Alumi­ niumnitrid von der Monamminaluminiumchlorid-Schmelze durch Filtration abtrennt.8. The method according to at least one of claims 2 to 7, characterized in that the precipitated Alumi nium nitride from the monamminal aluminum chloride melt separated by filtration. 9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das geschmolzene Mon­ amminaluminiumchlorid vom ausgefällten Aluminiumnitrid abdestilliert.9. The method according to at least one of claims 2 to 7, characterized in that the molten Mon aminium aluminum chloride from the precipitated aluminum nitride distilled off. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abdestillieren des Monamminaluminiumchlorids im Vakuum oder unter Inertgas unter Ausbildung von Alu­ miniumnitrid-Agglomeraten mit d 50<10 µm vornimmt.10. The method according to claim 9, characterized in that one carries out the distillation of the monamminal aluminum chloride in vacuo or under inert gas to form aluminum nitride agglomerates with d 50 <10 µm. 11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß man das Abdestillieren des Monamminalumini­ umchlorids unter Ammoniak unter Ausbildung von Alumini­ umnitrid-Agglomeraten mit d 50<10 µm, vorzugsweise <5 µm, vornimmt.11. The method according to claim 6 or 9, characterized in that distilling off the monamminal aluminum chloride under ammonia to form aluminum nitride agglomerates with d 50 <10 µm, preferably <5 µm. 12. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß man das abgetrennte Aluminiumnitrid bei Tempe­ raturen zwischen 400 bis 1500°C tempert.12. The method according to claim 8 or 9, characterized in net that the separated aluminum nitride at Tempe temperatures between 400 and 1500 ° C. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperung unter Inertgas oder Ammoniak oder de­ ren Mischungen vornimmt.13. The method according to claim 12, characterized in that the tempering under inert gas or ammonia or de mixes.
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