알루미나 세라믹에 대한 종합 가이드

소개

알루미나에 대해, 그리고 왜 그렇게 중요한지 궁금하시나요? 산화알루미늄(알루미나)은 다양한 결정상으로 존재합니다. 강도와 내열성이 뛰어나 내구성이 뛰어난 소재로 잘 알려져 있습니다. 그렇다면 알루미나는 세라믹일까요? 네, 세라믹이며, 그 다재다능함 덕분에 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다.

알루미나 세라믹의 특성

고급 세라믹에서 특별한 특성을 갖는 요소에 대해 살펴보겠습니다.

알루미나의 종류와 등급

알루미나(Al₂O₃) 또는 산화알루미늄은 상업 분야에서 큰 잠재력을 가진 다재다능한 소재입니다. 등급과 종류에 따라 특성이나 용도가 다르다는 것은 예상치 못한 사실일 것입니다. 다음 사항을 이해해야 합니다.

알루미나의 종류:

그렇다면 가장 흔한 알루미나 유형은 다음과 같습니다.

• 제련소: 이름에서 알 수 있듯이 알루미늄 금속은 야금용 또는 제련용 알루미나를 사용하여 만들어집니다. 알루미늄 금속은 유동층 소성로 또는 유동층 소성로를 사용하여 수산화알루미늄으로부터 제조됩니다.

• 낮은 탄산음료: 특히 전자 및 전기 산업 분야의 여러 응용 분야에서 산화알루미늄의 저나트륨 함량이 요구됩니다. 저나트륨 알루미나는 특정 부품 및 제품의 긍정적이고 안정적인 성능에 기여하기 때문입니다.

• 반응형: 반응성 알루미나는 독특한 유형의 고급 세라믹입니다. 순도가 매우 우수하고 결정 크기가 작아 다양한 응용 분야에 적합합니다. 이 알루미나는 고온 안정성, 강도, 내화학성 및 내마모성을 갖춘 소재가 필요한 경우에 적합합니다.

• 표의: 이 유형의 가장 큰 장점은 소결 또는 재결정된 α-알루미나가 크고 평평한 모양의 강옥 결정을 포함한다는 것입니다. 이 과정은 소성된 알루미나를 다양한 형태로 압축, 압출 또는 펠릿화하는 공정으로 시작됩니다. 소결된 알루미나 구체는 촉매층 사용을 포함한 다양한 용도에 유용합니다.

• 융합: 이 공정에서는 전기 아크로에서 수직 탄소 전극 사이에 전류를 흐르게 하여 알루미나를 생산합니다. 이때 발생하는 열이 산화알루미늄을 녹입니다. 그 후, 낮은 투과율, 높은 내화도, 그리고 높은 밀도를 가진 물질이 생성됩니다. 이 물질은 내화물과 연마재에 사용하기에 이상적입니다.

• 지르코니아 강화 알루미나(ZTA): 산화지르코늄 10-20%를 산화알루미늄에 첨가하면 지르코니아 강화 알루미나를 얻을 수 있습니다. 이 소재는 높은 내마모성, 강도, 경도, 그리고 극심한 기계적 응력을 견딜 수 있는 특성을 갖추고 있어 대부분의 용도에 적합합니다.

알루미나의 등급

다음은 Al2O3 함량에 따라 달라지는 알루미나 등급입니다.

고순도(99% 이상)

• 일반적으로 99% 이상의 알루미나를 함유한 고순도 세라믹은 가혹한 환경에서 선호됩니다. 또한, 화학, 제약, 의료 및 전자 산업에 사용하기에 적합합니다.

중간 순도(95%-98%)

• 중급 세라믹은 가격과 기능성의 균형을 제공하는 유연한 선택입니다. 높은 내마모성, 열 안정성, 그리고 다양한 산업 분야에 적합한 내구성을 제공합니다. 절삭 공구, 펌프 씰, 산업용 노즐 등에 사용하기에 가장 적합합니다.

• 아시나요? 고순도 알루미나에 비해 가격이 훨씬 저렴하기 때문에 다양한 용도에 비용 효율적인 옵션입니다.

순도가 낮음(85%-94%)

• 저순도 소재는 일관된 성능이 요구되는 비용에 민감한 산업에서 사용하기 위해 개발되었습니다. 실리카나 산화칼슘과 같은 다른 소재도 종종 사용됩니다. 이러한 소재는 적절한 수준의 내구성과 내열성을 유지하면서도 총비용을 절감합니다.

• 일반적인 적용 분야로는 내마모성 라이닝, 구조적 구성 요소, 기본 산업 기계 부품 등이 있습니다.

제조 및 가공

알루미나 세라믹이 어떻게 만들어지는지 모르시겠어요? 이제 그 과정을 알려드리겠습니다. 알루미나는 흔히 산화 알루미늄앞서 말씀드렸듯이, 알루미늄과 산소 분자(Al2O3)로 구성된 화학물질입니다.

알루미나는 보크사이트에서 가공한 후 식탁소금이나 과립 설탕과 비슷한 흰색 분말입니다.

바이엘 공정:

여기 온다 바이엘 공정 다음의 4단계로 구성됩니다.

• 먼저 보크사이트를 분쇄하고, 세척하고, 건조한 다음 고온의 가성소다에 담급니다.

• 그런 다음 혼합물을 여과하여 "적갈색 진흙"이라고도 하는 불순물을 제거합니다. 이 불순물은 조심스럽게 처리해야 합니다. 남은 알루미나 용액은 높은 탱크인 침전조로 옮깁니다.

• 뜨거운 용액이 식기 시작하면, 수산화알루미늄 시드를 침전조에 넣습니다. 수산화알루미늄 시드는 고체 수산화알루미늄 결정을 생성하여 침전시킵니다. 수산화알루미늄은 탱크 바닥으로 가라앉아 배출됩니다.

• 그런 다음 수산화알루미늄에 남아 있는 가성소다를 깨끗이 제거하고 재가열하여 여분의 수분을 제거합니다. 이 과정을 거치면 알루미나(산화알루미늄)가 미세한 흰색 가루로 생성됩니다. 겉보기에는 베이킹에 사용하는 설탕과 비슷하지만, 유리창을 깨뜨릴 만큼 강력합니다.

알루미나의 산업적 용도

제 연구에 따르면 알루미나는 플라스틱 첨가제로 흔히 사용됩니다. 또한 연마재로도 널리 사용되며, 산업용 다이아몬드의 저렴한 대체재이기도 합니다. 산화알루미늄 플레이크는 자동차 도색에 반사 효과를 유발합니다.

알루미나의 가장 포괄적인 활용 분야는 정유 공장입니다. 정유 공장에서는 산화알루미늄 복합체를 사용하여 유해한 황화수소 폐기물을 원소 황으로 변환합니다. 한 가지 말씀드리자면, 오랜 세월이 흐른 후 알루미나 정제소 목록 세상에서.

알루미나 세라믹 가공을 위한 최고의 방법

알루미나 세라믹 가공 방법이 어떻게 작동하는지 궁금하시죠? 저도 이 부분에 대해 자세히 조사해 봤습니다. 제가 알아낸 내용은 다음과 같습니다.

• 다이아몬드 연삭: 완전 소결 알루미나의 일반적인 가공 방법은 다이아몬드 연삭입니다. 다이아몬드 연마 공구는 매우 단단한 세라믹을 연삭하는 데 사용되며, 재료를 점진적으로 제거하여 엄격한 공차를 가진 복잡한 형상을 만듭니다.

• 레이저 가공: 고에너지 레이저 빔은 비접촉 공정인 레이저 가공에서 재료를 용융하는 데 사용됩니다. 레이저 빔은 툴패스를 따라 세라믹 재료를 기화시킵니다. 이를 통해 알루미나 세라믹에 얇은 단면, 미세 구멍, 그리고 복잡한 패턴을 형성합니다.

• 전기 방전 가공(EDM): EDM은 전도성 알루미나 물질 및 전도성 코팅 처리된 세라믹에 적합합니다. 이 방법은 유전체 유체에서 전기 방전을 가하여 전도성 알루미나를 열화시켜 복잡한 형상과 미세한 디테일을 생성합니다.

• 초음파 가공(USM): 이 공정에는 초음파 진동과 연마 슬러리를 사용하여 알루미나 세라믹 물질을 분해하는 과정이 포함됩니다. USM은 열적, 기계적 응력이 낮아 세라믹 가공에 적합합니다.

• 그린 머시닝: 그린 가공은 밀링 머신이나 선반과 같은 전통적인 가공 장비를 사용하는 강력한 공정입니다. 소결 전 그린(소성되지 않은) 상태에서 더 가벼운 알루미나 세라믹을 성형하는 데 도움이 됩니다. 그 결과, 완전 소결 세라믹보다 재료 제거율이 높고 가공 속도는 낮아집니다.

• 워터젯 절단: 이 기술은 연마재와 함께 고압의 물을 사용하는 첨단 기술입니다. 알루미나 세라믹과 복잡한 형상을 절단합니다. 기계공은 연마재가 담긴 노즐에서 고압의 물을 분사하여 두꺼운 세라믹의 복잡한 형상을 절단합니다.

알루미나 플레이트

제 의견에 동의하시리라 믿습니다. Advanced Ceramic Materials(ACM)는 우수한 알루미나 플레이트를 제공합니다. 산화 알루미늄(Al2O3) 세라믹고온에서 알루미나 세라믹 판은 더 높은 강도와 경도를 가지며, 높은 전기 절연성, 내마모성, 내화학성 및 내열성을 가지고 있습니다.

알루미나 세라믹의 응용

고급 알루미나 세라믹의 응용 분야에 대해 알고 싶으신가요? 이 글이 여러분께 도움이 될 수 있다고 확신하기 때문에 공유합니다.

• 알루미나 세라믹은 내산성 펌프 임펠러, 펌프 본체, 산 운반 파이프 라이닝, 밸브 등에 자주 사용됩니다. 이는 뛰어난 화학적 안정성 때문입니다.

• 알루미늄 산화물 세라믹은 매우 단단하고 내마모성이 뛰어나 섬유 부품과 칼을 만드는 데 사용됩니다.

• 산화 알루미늄은 목공 및 금속 가공 산업에서 가장 많이 사용되는 연마 입자입니다.

• 알루미나 세라믹 소재는 다양한 종류의 엔진에 중요한 점화 플러그를 만드는 데 사용됩니다.

• 투명한 알루미나 세라믹은 고압 나트륨 램프와 적외선 감지 창 소재를 만드는 데 사용됩니다.

• 95% 이상의 알루미나를 함유한 알루미나 세라믹은 우수한 전기 절연체로 사용될 수 있습니다. 또한, 유전 손실이 낮아 다양한 전기 제품 및 전자 제품에 유용하게 사용됩니다.

• 알루미나 세라믹은 씰 링, 의료용 임플란트, 열전대 튜브, 레이저 튜브, 방탄 장갑에도 사용됩니다.

• 알루미나 세라믹의 다른 중요한 용도로는 전자 기판, 전기 절연체, 분쇄 매체 및 마모 부품이 있습니다.

알루미늄과 알루미나의 차이점:

알루미늄과 알루미나를 혼동하는 사람들이 있는데, 두 물질에는 몇 가지 차이점이 있습니다. 알루미늄의 화학 기호는 Al입니다. 원자 번호 13인 화학 원소입니다. 반면, 알루미나는 화학식 Al₂O₃를 갖는 화합물입니다.

두 재료의 또 다른 주요 차이점은 알루미늄은 좋은 전기 전도체인 반면 알루미나는 전기 절연체라는 점입니다. 더욱이 알루미늄은 산소, 산, 또는 염기와 반응성이 매우 높습니다. 반면 알루미나는 반응성이 매우 낮습니다.

결론

알루미나 세라믹 - 정말 인상적이라고 생각하지 않으셨나요? 놀라운 강도와 내열성 등의 특성을 갖추고 있지만, 알루미나 세라믹은 다양한 용도와 산업에 적용 가능하며, 바로 이러한 이유로 다재다능합니다.