Klíčové vlastnosti keramiky z oxidu hlinitého
Užitečnost oxidu hlinitého pochází z jeho dobře vyváženého souboru vlastností:
1. Vysoká tvrdost: Je velmi tvrdý a odolný proti opotřebení, takže je vynikající pro aplikace zahrnující abrazi. Na Mohsově stupnici minerální tvrdosti je na 9. místě (těsně pod diamantem, což je 10).
2. Vynikající elektrická izolace: Má velmi vysoký elektrický odpor, a to i při zvýšených teplotách. Toto je jeho primární aplikační oblast.
3. Vysoký bod tání: Odolává velmi vysokým teplotám (až ~1750°C nebo 3180°F), díky čemuž je vhodný pro prostředí s vysokou teplotou.
4. Dobrá mechanická pevnost: Má dobrou pevnost v tlaku, což znamená, že unese velká zatížení bez deformace.
5. Chemická inertnost: Je vysoce odolný vůči korozi širokou škálou kyselin, zásad a dalších agresivních chemikálií.
6. Nákladově efektivní: Ve srovnání s jinými pokročilými keramikami, jako je oxid zirkoničitý nebo nitrid křemíku, je výroba oxidu hlinitého obecně levnější, což přispívá k jeho širokému použití.
Jeho relativní slabost (pro kontext):
# Nižší lomová houževnatost: V porovnání se zirkonem je oxid hlinitý křehčí. Je pevný, ale prudký náraz nebo kritická vada může způsobit jeho popraskání snadněji než transformací tvrzený oxid zirkoničitý.
Jak se vyrábí Alumina Ceramic?
Výrobní proces je v principu podobný jako u jiné pokročilé keramiky, jako je slinutý karbid křemíku, o kterém jsme hovořili:
1. Surovina: Proces začíná jemným čištěným práškem oxidu hlinitého (Al₂O₃). Úroveň čistoty je klíčovým faktorem při určování konečných vlastností.
2. Tvarování (tvarování): Prášek je smíchán s pojivy a zpracován do „zeleného“ (nevypáleného) tělesa pomocí technik jako:
* Suché lisování: Pro jednoduché tvary, jako jsou dlaždice, podklady a podložky.
* Extruze: Pro dlouhé, souvislé tvary, jako jsou trubky nebo tyče.
* Vstřikování: Pro složité, složité tvary.
* Izostatické lisování: Použití stejného tlaku ze všech stran pro rovnoměrnější hustotu.
3. Slinování: „Zelená“ část se vypaluje ve vysokoteplotní peci při teplotách mezi 1 500 °C a 1 800 °C (2 730 °F – 3 270 °F). Během slinování částice prášku difundují a spojují se na svých hranicích, výrazně se smršťují a tvoří hustou, pevnou polykrystalickou keramiku.
Aplikace keramiky z oxidu hlinitého
Díky svým vlastnostem je nepostradatelný v mnoha průmyslových odvětvích:
# Elektronika a elektrika: Oblast použití č. 1.
* Substráty pro elektronické obvody (zelená deska uvnitř vašeho počítače).
* Izolátory pro zapalovací svíčky, vysokonapěťová zařízení a vedení pro přenos energie.
* Pouzdra pro senzory a elektronické obaly.
# Součásti průmyslového opotřebení:
* Těsnění a ložiska čerpadla , které musí odolávat abrazivním kapalinám.
* Tažené dráty a textilní vodítka.
* Obložení potrubí a zařízení odolné proti oděru .
# Lékařské:
Protetické kuličky kyčelního kloubu a vložky zásuvek (ačkoli zirconia je také běžná).
* Zubní zámky a implantáty.
* Chirurgické nástroje pro jejich inertnost a schopnost sterilizace.
# Chemický a zpracovatelský průmysl:
* Trubky, kelímky a obložení pro manipulaci s korozivními chemikáliemi a roztavenými kovy při vysokých teplotách.
# Spotřební zboží:
* Čepele nůžek ve špičkových kadeřnických salonech.
* Dlaždice pro neprůstřelné brnění (ve složených formách).
* Brusná média pro mletí a dispergování.
Srovnání s oxidem zirkoničitým a karbidem křemíku
Abych to uvedl do kontextu s keramikou, o které jsme hovořili:
# vs. oxid zirkoničitý: Oxid hlinitý je tvrdší a odolnější proti opotřebení, ale méně houževnatý (křehčí). Oxid zirkoničitý je volbou pro aplikace s vysokým nárazem, zatímco oxid hlinitý vyniká čistým otěrem. Alumina je také lepší elektrický izolant a obecně levnější.
# vs. Karbid křemíku: Alumina má nižší tepelnou vodivost a nižší maximální provozní teplotu než SiC. SiC je lepší pro aplikace s extrémními teplotami, jako jsou pecní prvky nebo raketové trysky. Oxid hlinitý se však snadněji vyrábí ve složitých tvarech a je vynikajícím elektrickým izolantem.
Stručně řečeno, keramika z oxidu hlinitého je všestranným, spolehlivým a nákladově efektivním základním kamenem pokročilé keramiky. I když nemusí být absolutně nejlepší v žádné jednotlivé kategorii (kromě elektrické izolace), jeho vynikající všestranný výkon z něj dělá první volbu pro ohromující řadu průmyslových a spotřebitelských aplikací.
Může se vám líbit: Zirconia Ceramic, Silicon Nitride Ceramic
