Gốm sứ oxit nhôm: Tính chất, lợi ích và tương lai trong công nghệ ép phun gốm sứ

Có thể bạn đã nghe nói rằng gốm oxit nhôm là vật liệu công nghiệp phổ biến nhất được sử dụng trong công nghệ ép phun gốm (CIM). Và nếu bạn không quá quan tâm đến vấn đề kỹ thuật, có lẽ bạn đã trì hoãn việc tìm hiểu về vật liệu phổ biến này.

Nhưng giờ thời điểm của bạn đã đến, chúng ta chỉ có thể làm cho cuộc phiêu lưu trở nên dễ hiểu và toàn diện hơn.

Chúng ta hãy cùng tìm hiểu về gốm oxit nhôm trong CIM.

Gốm Alumina là gì?

Gốm nhôm oxit, hay gốm nhôm oxit, là vật liệu bền bỉ, cứng, chống ăn mòn và hoạt động tối ưu ở nhiệt độ khắc nghiệt. Chúng thể hiện những đặc tính đáng kinh ngạc, tương đối nổi bật và rất được ưa chuộng trong các hệ thống sản xuất hiện đại.

Gốm alumina là một loại gốm kỹ thuật, xét về giá cả và tính chất tuyệt vời so với hiệu suất. Nó có nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào nồng độ alumina, dao động từ 70 đến 99,9%. Nồng độ alumina càng cao, độ bền càng cao, độ đàn hồi càng tốt và hiệu suất đầu ra càng cao.

Gốm alumina trải qua quá trình đúc phun gốm nghiêm ngặt để tạo ra những thiết kế và hình dạng cực kỳ phức tạp.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn nhé!

Hợp chất Al2O3

Gốm alumina được sản xuất từ nhôm oxit (Al2O3) và được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp hiệu suất cao. Đây là vật liệu có độ bền cao, có thể chịu được nhiệt độ lên tới 2.000°C.

Do đó, nó có khả năng chống ăn mòn hóa học, xói mòn và mài mòn.

Vật liệu có thể được xử lý tại điều kiện đông lạnh mà không làm mất đi tính chất cơ học và hóa học của nó.

Ví dụ, gốm Al2O3 rất phổ biến trong y sinh học nhờ đặc tính trơ sinh học. Nghĩa là nó hầu như không phản ứng với mô người, vốn thường gây ra phản ứng dị ứng. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong nha khoa, chỉnh hình và các phương pháp điều trị khác liên quan đến tiếp xúc với mô người.

Còn các ứng dụng công nghiệp hiệu suất cao thì sao?

Hợp chất Al2O3 hoạt động tối ưu trong các quy trình công nghiệp đòi hỏi nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp với tác động mài mòn. Nó chủ yếu được ưa chuộng vì khả năng thích ứng với các nhu cầu công nghiệp cao cấp khác nhau và hoạt động rất tốt.

Ví dụ, một công ty đang cần trơ về mặt hóa học Kết hợp với đặc tính truyền nhiệt trung bình, nhôm oxit tốt hơn zirconia. Zirconia giúp tăng cường khả năng truyền nhiệt lên mức cực đại.

Với gốm alumina, bạn cũng có thể giải quyết nhiều vấn đề chung liên quan đến tính thấm khí, tính toàn vẹn về mặt cơ học, mật độ cao và tỷ lệ giá cả/hiệu suất.

Cấu trúc hóa học của nhôm

Hợp chất Al2O3 được chiết xuất từ tự nhiên bô-xít Và corundum. Nhôm oxit là nguyên liệu thô không thể thiếu trong các ngành công nghiệp như y sinh, cách điện, điện tử và vật liệu nghiền.

Quá trình chiết xuất phức tạp của alumina là dấu hiệu rõ ràng của một hợp chất hiệu suất cao. Nó chủ yếu được hình thành bằng cách kết hợp các phân tử oxy và nhôm.

Các phân tử tạo thành các cấu trúc hóa học khác nhau, trong đó gamma và alpha-alumina là nổi bật nhất. Tuy nhiên, alpha là cấu trúc duy nhất ổn định về mặt nhiệt động lực học pha, đặc trưng bởi cấu trúc lục giác đóng chặt.

1. Nhôm loại Alpha

Loại Alpha thể hiện năng lượng mạng tinh thể rất lớn do các ion oxy được sắp xếp chặt chẽ, bao quanh Al3+ phân bố đối xứng.

Điểm nóng chảy và điểm sôi cao là đặc điểm của nó. Ở dạng tinh khiết cao, nó được sử dụng để tổng hợp ruby, sapphire và corundum nhân tạo.

2. Nhôm loại Gamma

Cấu trúc ion loại gamma tạo thành các khoảng trống bát diện và tứ diện. Được tạo ra ở nhiệt độ từ 140 đến 150℃, các ion oxy bám vào Al3+ phân bố không đều.

Pha này không tan trong nước nhưng có thể phản ứng với môi trường axit và kiềm mạnh. Do đó, pha này có đặc điểm là xốp, hoạt tính cao và có tính khử mạnh. khả năng hấp phụ.

Tính chất của gốm Alumina

Để sản xuất gốm alumina, các nhà sản xuất sử dụng bột màu trắng, mịn và đặc, tương tự như muối ăn. Tuy nhiên, bột này hơi dạng hạt và rất mịn. Nhôm oxit được chia thành ba loại, tùy thuộc vào nồng độ soda, sắt và silica.

Nhôm oxit nung có độ tinh khiết 99% và độ cứng 9 trên thang Mohs. Trong khi đó, nhôm oxit dạng tấm được hình thành bằng cách nung nhôm oxit nung đến 1600°C. Nhôm oxit này có nhiệt dung riêng cao và đặc tính chịu lửa.

Nhôm hydroxit chủ yếu được sử dụng trong hỗn hợp men và làm chất kết dính.

Tính chất vật lý của vật liệu gốm Alumina

Khả năng chịu nhiệt độ cao của gốm alumina là một dấu hiệu rõ ràng cho thấy sức mạnh đáng kinh ngạc của nó ở nhiệt độ cao. Hầu hết các kim loại sẽ mất tính toàn vẹn về cấu trúc khi nhiệt độ xuống mức bình thường. Tuy nhiên, gốm alumina rất bền trước sự biến động nhiệt độ.

Nhôm oxit thể hiện các tính chất nhiệt và điện môi ấn tượng. Vật liệu này có điện trở suất nhiệt cao và ức chế sốc nhiệt. Đây là vật liệu cách điện hoàn hảo vì nó cản trở dòng điện.

Tính chất cơ học của gốm oxit nhôm

Gốm alumina thể hiện độ cứng, mật độ, độ bền kéo và độ bền nén rất cao. Vật liệu tiên tiến này được xếp hạng thứ hai sau kim cương theo độ cứng Rockwell và trên thang Mohs.

Do đó, nó được sử dụng cho vòng bi và lớp lót máy nghiền, cho thấy độ bền vượt xa các thành phần cacbua vonfram và thép không gỉ.

Thử nghiệm độ bền cơ học của gốm alumina cho thấy vật liệu này có độ bền cao và độ cứng vượt trội. Đặc tính này được cải thiện khi nồng độ alumina cao hơn.

Nói về mật độ, gốm alumina có đặc điểm là đặc. Điều này được thể hiện qua các hạt vật liệu mịn tạo thành các hoa văn không có lỗ rỗng, do đó có mật độ cao.

Tính chất hóa học của vật liệu gốm Alumina

Nhôm oxit là:

• Ổn định về mặt hóa học ở nhiệt độ khắc nghiệt

• Phản ứng với cả axit mạnh và kiềm mạnh, và chất khử mạnh

• Khả năng chống lại các tác nhân ăn mòn cao

• Có khả năng chịu nhiệt cao và chịu được nhiệt độ cao

• Chống lại các cuộc tấn công hóa học

• Phản ứng với các hóa chất như axit flohydric và axit photphoric

Các loại vật liệu gốm Alumina khác nhau và ứng dụng của chúng

Gốm alumina được phân loại theo hàm lượng nhôm oxit có trong chúng. Một vật liệu gốm được coi là alumina nguyên chất khi có rất ít hoặc không có bất kỳ nguyên tố nào khác được thêm vào hỗn hợp.

Tùy thuộc vào lượng các nguyên tố khác, vật liệu gốm có thể có nồng độ alumina từ 70-99%+.

Ép phun gốm

Ép phun gốm bao gồm việc trộn kỹ bột gốm với chất hữu cơ bằng thiết bị trộn đặc biệt. Người vận hành nghiền hỗn hợp thành các viên đồng nhất trước khi hóa lỏng, tại đó chúng được đúc. Tiếp theo là công đoạn tách liên kết, trong đó khuôn được đặt trong lò nung (nhiệt độ rất cao) để loại bỏ chất kết dính.

Người vận hành đưa linh kiện vào lò nung ở nhiệt độ cực cao, tại đó quá trình thiêu kết diễn ra. Đơn giản là linh kiện sẽ đặc lại khi thể tích giảm. Quá trình này tạo ra các sản phẩm gốm trơn bóng mà các quy trình sản xuất khác có thể mất nhiều thời gian và chi phí cao hơn để sản xuất.

CIM là phương pháp sản xuất đáng tin cậy đòi hỏi chất lượng lặp lại cao và sản phẩm có độ phức tạp cao.

Chất kết dính là polyme hoặc sáp giúp bột gốm có thể đúc được. Nhà sản xuất chỉ có thể tạo ra các thiết kế và hình dạng phức tạp khi bột gốm được chuyển đổi thành nguyên liệu có thể đúc được.

Một số loại bột gốm không thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị mất đi các đặc tính vật lý và hóa học. Tuy nhiên, gốm Al2O3 giúp giải quyết vấn đề này nhờ hiệu suất tối ưu ở nhiệt độ khắc nghiệt.

Lợi ích của gốm sứ Alumina trong ép phun gốm sứ

1. Ít dấu chân carbon hơn

Khả năng chịu nhiệt độ cao của gốm alumina giúp tăng cường sản xuất năng lượng. Vật liệu này sẽ không bị cháy ở nhiệt độ cao, nếu không sẽ tạo ra nhiều carbon dioxide hơn.

Bên cạnh đó, CIM bao gồm nhiều bước xử lý chuyên sâu nhưng ít hơn so với các công nghệ khác.

Do đó, khi gốm alumina được sản xuất bằng công nghệ này, chúng đã sẵn sàng để bán, thay vì cần gia công hoặc xử lý thêm.

2. Lợi nhuận đầu tư tốt

Nhôm oxit và các nguyên tố khác được sử dụng trong sản xuất gốm alumina rất dễ kiếm. Việc dễ dàng tiếp cận các nguyên liệu thô này giúp giá thành tương đối phải chăng, giảm chi phí vận chuyển và thời gian vận chuyển.

Gốm sứ alumina được đúc thành những thiết kế tinh xảo, phức tạp, bán chạy nhờ tính thẩm mỹ cao. Do đó, bạn có thể tạo ra bất kỳ hình dạng phức tạp và độc đáo nào, đồng thời phát triển thị trường ngách của mình giữa cơn sốt thẩm mỹ toàn cầu hiện nay.

3. Ứng dụng độ bền cao

Một trong những đặc tính ấn tượng nhất của gốm alumina là ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp có độ bền cao. Các đặc tính về cấu trúc, cơ học và nhiệt của vật liệu cho phép chúng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp đòi hỏi hiệu suất cao.

Điều này có nghĩa là họ cần một loại vật liệu tương đối nhẹ và có độ bền khá lâu trước khi phải thay thế. Gốm alumina sở hữu tất cả những đặc tính này.

4. Sự đa dạng của các ứng dụng trong ngành công nghiệp

Gốm sứ alumina được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sau:

• Hàng không vũ trụ

• Chỉnh hình và phục hình răng

• Vật liệu mài mòn gia công và chèn dụng cụ cắt

• Thiết bị điện tử và điện tử như các thành phần cách điện

• Các thành phần chống ăn mòn và mài mòn trong van và máy bơm

• Vòng bi và phớt gốm

Nghiên cứu thị trường và tương lai của gốm sứ Al2O3 trong CIM

Nghiên cứu gần đây đã cố gắng chế tạo gốm Al2O3 thành vật liệu thân thiện với môi trường. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng kết hợp chất độn gốc Al2O3 với PEG Và CAB nhằm giảm thiểu lượng khí thải carbon liên quan đến CIM.

Sự hồi sinh của công nghệ nano cũng đang lan rộng khắp các hệ thống CIM. Các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm phương pháp cải thiện độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt của các thành phần gốm. Một trong những giải pháp họ đã tìm ra là sử dụng các hạt nhôm oxit kích thước nano.

Do đó, gốm Al2O3 có thể được ứng dụng nhiều hơn trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô.

Theo Nghiên cứu thị trường, thị trường Al2O3 có thể tăng vọt lên 35,4 tỷ đô la Mỹ vào năm 2030. Không có thời điểm nào tốt hơn để đầu tư vào một loại vật liệu tương lai như vậy!

Hãy cùng chúng tôi bước những bước táo bạo vào tương lai!

LỘNG LẪY là nhà cung cấp gốm sứ tiên tiến thành công với tầm nhìn hướng đến tương lai. Chúng tôi kết hợp cả hệ thống sản xuất gốm sứ hiện đại và truyền thống, đáp ứng cả nhu cầu thông thường lẫn nhu cầu tùy chỉnh. Với dịch vụ khách hàng xuất sắc, chúng tôi đảm bảo đáp ứng mọi nhu cầu về gốm sứ của bạn, đưa bạn đến một hành trình thành công hơn.

Nói chuyện với chúng tôi hôm nay và nắm bắt thị trường Al2O3 của bạn hiện tại và trong tương lai.