Мета-описание: Узнайте, как изготавливается алюмооксидная керамика; процесс производства изделий из алюмооксидной керамики начинается здесь. Это всеобъемлющее руководство от свойств до применения и будущих тенденций этого материала.
Введение
Керамика из оксида алюминия — это материал, определяемый как обычный потребительский продукт и высокотехнологичный продукт. Такие свойства, как высокая твердость, термическая стабильность и химическая стойкость, делают его важным и ценным материалом во многих отраслях промышленности. Он является незаменимым элементом в современной экономике.
Что такое алюмооксидная керамика?
Керамика на основе оксида алюминия часто рассматривается как керамика из оксида алюминия, известный своей очень высокой твердостью, термической стабильностью и химической инертностью. Это важная категория передовой керамики. Такие характеристики позволяют керамике из оксида алюминия быть прочной структурно в большинстве условий испытаний.
В первом случае он обеспечивает немыслимую долговечность, низкий потенциал коррозии и электропроводности; во втором случае первостепенное значение имеет электроизоляция, которую может обеспечить только этот материал; аэрокосмическая промышленность, электроника и медицина являются бессмертными примерами.
Керамика на основе оксида алюминия также не представляет опасности для человека, что делает ее пригодной для использования в медицине и охране окружающей среды.
Сырье и способы его подготовки
Основным ингредиентом алюмооксидной керамики является боксит — невозобновляемый материал, состоящий в основном из глинозема. Процесс Байера улучшает очистку боксита для получения глинозема.
В ходе этого процесса боксит измельчается и смешивается с гидроксидом натрия, который образует раствор с оксидом алюминия.
Примеси отделяются, и остается раствор, содержащий только оксид алюминия. Этот оксид алюминия затем осаждается в виде тонкого, асимптотического, белого порошка.
Дополнительные этапы последующей обработки, такие как прокаливание, гарантируют удаление всей влаги и/или примесей и получение высококачественного порошка оксида алюминия.
Однородность этого порошка имеет решающее значение, поскольку размер частиц влияет на долговечность конечного продукта.
Как изготавливается алюмооксидная керамика?
А. Формование материала
После очистки порошка оксида алюминия он готов к изготовлению желаемой формы продукта. Это формирование может быть выполнено с использованием нескольких методов, основанных на применении керамики, которая должна быть произведена.
Категории, которые можно выделить, включают прессование, литье и экструзию. При прессовании порошок оксида алюминия вдавливается в форму под высоким давлением, образуя компактную массу, известную как «зеленое тело».
Это сырое тело еще новое и требует определенной степени закалки путем дополнительной обработки.
Однако, если требуется форма, более сложная, чем трубка, можно использовать шликерное литье или литье под давлением. Эти методы включают агломерацию порошка оксида алюминия и приготовление суспензии, которая затем заливается в формы.
Б. Спекание (обжиг) керамики
Спекание представляет собой важный этап процесс производства глинозема где сформированное сырое тело подвергается воздействию высоких температур - около 1600-1800° C. В процессе спекания частицы, образующие керамический материал, становятся более прочно связанными, и процесс приводит к максимальному удалению пор.
Этот процесс значительно улучшает несколько характеристик керамики, таких как механическая прочность, растрескивание, износ и высокие температуры. Спекание может быть длительным процессом, и в конце процесса керамический материал становится прочным и твердым.
Регулирование температуры во время спекания является важным параметром для достижения одинакового качества свойств материала во всех частях керамики.
C. Обработка и отделка
Другим методом обработки, который применяется после спекания, является механическая обработка алюмооксидной керамики для получения определенного допуска размеров в зависимости от характера ее применения.
Как обрабатывается оксид алюминия сложный процесс, который нужно знать, поскольку это проводящий керамический материал с высокой твердостью, и только использование алмазных или лазерных инструментов может быть использовано в этом процессе. Во время операций по обработке на керамике выполняются резка, шлифовка и полировка до точных размеров.
В других случаях необходимо дополнительно подвергать керамику более поверхностной обработке, например, глазированию или даже покрытию, чтобы улучшить ее работу в заданных условиях. Такие усовершенствования повышают ценность керамики для ее предполагаемого применения в таких устройствах, как медицинское оборудование, электроника или механическое оборудование.
Различные марки алюмооксидной керамики
Керамика из оксида алюминия используется в нескольких сортах в зависимости от процента чистоты, который она имеет. Эти сорта имеют форму 85% AS, 95% AS, 99% AS и 99.9% AS для замены оксида алюминия. Стандартная форма, тонкость и способность к комбинированию обеспечивают различные свойства, которые делают каждый сорт подходящим для различных целей.
-
85% Глинозем: Основное применение, как можно предположить по названию, — это ситуации, когда требуется самое дешевое решение, а объект не должен служить долгое время или подвергаться воздействию химикатов. Этот полимер широко используется в производстве электроизоляторов, а также в широком спектре промышленных изделий.
-
95% Глинозем: Этот сорт полезен для применений, требующих высокого уровня износа, таких как режущие инструменты, подшипники, а также уплотнения в насосах. Он обеспечивает разумную стоимость и относительно эффективную производительность одновременно.
-
Глинозем 99% и 99.9%: Эта высокочистая керамика полезна во всех отраслях, где необходимы высокие уровни термостойкости и износостойкости, например, в хирургических имплантатах, самолетах и высокотехнологичном электронном оборудовании.
|
Марка глинозема |
Чистота |
Распространенное использование |
|
85% глинозем |
Низкий |
Электроизоляторы общепромышленного назначения |
|
95% глинозем |
Середина |
Износостойкие детали, режущий инструмент |
|
99% глинозем |
Высокий |
Медицинские имплантаты, высокотехнологичная электроника |
|
99.9% глинозем |
Очень высокий |
Аэрокосмическая, оборонная и ядерная промышленность |
Применение алюмооксидной керамики
Керамика из оксида алюминия находит применение в самых разных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам. свойства керамики на основе оксида алюминия:
-
Электроника: Он обладает превосходными изоляционными свойствами, и по этой причине его можно прекрасно использовать при изготовлении электронных подложек, деталей и изоляторов, подходящих для условий, требующих высоких напряжений.
-
Медицинские имплантаты: Поскольку алюмооксидная керамика является биосовместимой, она применяется в ортопедических имплантатах, таких как протезы тазобедренного и коленного суставов. Благодаря своим износостойким характеристикам материал идеально подходит для использования в суставных деталях.
-
Аэрокосмическая промышленность: Керамика из оксида алюминия применяется в аэрокосмической промышленности, где компоненты требуют условий высокой температуры и давления. Благодаря своей легкости и высокой прочности они могут использоваться в высокопроизводительных приложениях. Благодаря тонким стенкам и высокой прочности они находят применение в мощных приложениях.
-
Режущие инструменты: Генерал Керамический материал на основе оксида алюминия довольно твердый, поэтому он идеально подходит для применения в режущих инструментах, которые должны выдерживать абразивный износ и в то же время не затупляться часто.
-
3D-печать с использованием керамики: Прогресс в технологиях, а именно технология 3D-печати, позволила создавать сложные детали из алюмооксидной керамики, которые ранее было очень сложно изготовить. Использование этой инновации особенно важно, если необходимо создавать отдельные детали для медицинской промышленности, промышленности и авиации.
Преимущества и недостатки
Керамика на основе оксида алюминия обладает рядом преимуществ, таких как:
-
Высокая прочность и твердость: Относительно высокая плотность и способность сохранять твердость даже при высоких температурах делают его идеальным для использования в условиях высоких требований.
-
Химическая стабильность: Этот материал устойчив к эрозии, поэтому его можно использовать в оборудовании для химической обработки.
-
Термическая стабильность: Структура оксида алюминия не разрушается даже при воздействии высоких температур.
Однако имеются и некоторые недостатки:
-
Хрупкость: Несмотря на свою прочность, алюмооксидная керамика очень хрупкая и может треснуть при ударах.
-
Высокие производственные затраты: Если материал будет использоваться в зонах с высокой нагрузкой, то он должен быть высокой чистоты. производство алюмооксидной керамики производство может быть дорогостоящим из-за стоимости материалов и необходимости специализированной обработки.
-
Сложность обработки: Этот материал очень твердый, поэтому его трудно обрабатывать, и это делает процессы производства оксида алюминия дорогостоящими.
Что ждет алюмооксидную керамику дальше?
С развитием технологий применение алюмооксидной керамики, вероятно, возрастет в таких областях, как возобновляемая энергетика, ввиду ее способности работать при высоких температурах.
Растет число инноваций в области дешевого и эффективного производства алюмооксидной керамики, включая такие методы, как аддитивное производство или методы 3D-печати.
Более того, расширяющееся использование экологически чистых технологий, включая батареи, для производства которых требуется глинозем, и экологичность производства в настоящее время способствуют росту спроса на глинозем и его использования.
Заключение
Керамика из оксида алюминия является одним из самых захватывающих материалов, способных решать множество проблем в различных отраслях промышленности. Благодаря своим исключительным характеристикам и дальнейшему развитию производственных решений керамика из оксида алюминия останется основным материалом для технологических инноваций, промышленного производства и высокоэффективных инженерных приложений в будущем.