Fordele ved aluminiumoxid-keramik

Aluminiumoxidkeramik er et avanceret teknisk materiale med fremragende mekaniske og elektriske egenskaber. Det anvendes i en lang række industrier, herunder rumfart, olie og gas, elektricitet, biler, fotovoltaisk solenergiproduktion og biokompatible anvendelser.

Fremstillingsprocessen for aluminiumoxidkeramik involverer to vigtige trin - formning og konsolidering. Efter konsolidering kan der anvendes forskellige eftersintringsprocesser for at sikre, at den endelige del opfylder kundens specifikationer og krav.

Hårdhed

Aluminiumoxid er et af de hårdeste materialer på jorden, kun overgået af diamant på Mohs' hårdhedsskala. Denne egenskab gør alumina-keramik særligt eftertragtet ved fremstilling af keramiske komponenter, da deres tynde, men stærke strukturer giver overlegen slidstyrke. De er også meget modstandsdygtige over for slag, slid, korrosion og ekstreme temperaturer - ideelle egenskaber, når man fremstiller keramiske komponenter.

Aluminiumoxidets hårdhed gør det til et fremragende materiale til fremstilling af skærende værktøjer. Det kan modstå slibeopgaver med høj hastighed og højt drejningsmoment, samtidig med at det er let for at reducere træthed og risiko for skader hos operatørerne.

Aluminiumoxidkeramik har andre ønskværdige egenskaber ud over hårdhed, herunder højt smeltepunkt, termisk stabilitet og korrosionsfrihed. Aluminiumoxidkeramik kan støbes til dele med forskellige former og størrelser ved hjælp af forskellige støbeprocesser som f.eks. presning, isostatisk støbning eller sprøjtestøbning. Der kan også tilsættes additiver til aluminiumoxid for at øge specifikke ønskede egenskaber.

For eksempel har 99% ren aluminiumoxid lav opløselighed i syrer som varm svovlsyre og alkaliopløsninger og er vakuumtæt - ideelle egenskaber til halvlederkamre og armaturer. Desuden gør dets fremragende refleksionsegenskaber mellem 1064 nm og 2000 nm bølgelængdeområdet det velegnet som laserreflektormateriale.

Andre vigtige egenskaber ved aluminiumoxid er det høje damp- og nedbrydningstryk, den kemiske korrosionsbestandighed og den mekaniske styrke. Aluminiumoxidproduktet 99% fra International Syalons har en enestående slidstyrke til brug i krævende forarbejdningsmiljøer som ovne; desuden er det også blevet anvendt som panserbeklædning på militære køretøjer og strukturer samt som slidstærke komponenter i minedrift og materialeoverførselssystemer.

Virksomheder, der fremstiller aluminiumoxidkeramik, bruger aluminiumoxid som et fremragende materiale til at fremstille dele med indviklede former. Presset, isostatisk eller vakuumstøbt er alle brugbare processer til at støbe dette holdbare materiale, men på grund af dets hårdførhed skal det ofte bearbejdes efter sintring for at sikre, at de præcise dimensioner bevares. De anvender typisk diamantbelagte værktøjer af høj kvalitet under denne proces for at reducere potentielle materialeskader under bearbejdningen og sikre fejlfri former.

Modstandsdygtighed over for korrosion

Keramiske materialers korrosionsbestandighed er afgørende for deres ydeevne i en række forskellige miljøer, da de lettere kan modstå syrer, baser og andre aggressive stoffer end metaller eller polymerer. Moderne teknisk keramik har i stigende grad erstattet metaller i anvendelser, hvor kemisk resistens er afgørende - denne tendens findes især inden for olieindustrien, hvor syrefraktureringsteknologi spiller en stadig mere integreret rolle i olieudvindingsoperationer.

Korrosion af keramik opstår, når ioner fra ætsende medier diffunderer gennem dens struktur og interagerer med den, hvilket fører til massetab og derfor måler korrosionsgraden. Diffusionen kan fremskyndes i aluminiumoxidkeramik af iltioner i omgivelserne, som binder sig til overfladekrystaller i en aluminiumoxidkrystal og fortrænger elektroner fra den; denne proces kaldes elektrokemisk korrosion.

Aluminiumoxid er et amfotert materiale, hvilket betyder, at det fungerer både som base og syre. Keramikkens evne til at modstå kemiske angreb afhænger af dens pH-værdi - jo højere den er, jo mere surt er mediet, og derfor vil det være mindre modstandsdygtigt.

Aluminiumoxidkeramikkens syrebestandighed afhænger af både urenheder og niveau, og generelt gælder det, at jo lavere urenhedsniveauet er, desto bedre er syrebestandigheden. Desuden påvirker fasesammensætningen korrosionshastigheden, når den udsættes for høje temperaturer.

Korngrænser spiller en central rolle i aluminiumoxidets syrebestandighed. Inkorporering af korund a-Al2O3- og mullit 3Al2O32SiO2-faser øger syrebestandigheden betydeligt; for at optimere deres dannelse skal der anvendes optimale sintringsbetingelser.

Aluminiumoxidkeramikkens kemikaliebestandighed kan også forbedres ved hjælp af zirkoniumoxid-aluminiumoxid (ZTA)-kompositter, som kombinerer hårdhed, styrke, slidstyrke og zirkoniumoxidets høje brudstyrke i unikke keramiske forbindelser med unikke anvendelser, herunder filtreringssystemer til metalsmelte, keramik til metal-gennemføringer og røntgenkomponenter.

Elektrisk isolering

Aluminiumoxidkeramik har enestående elektriske isoleringsegenskaber, hvilket gør det til det perfekte materiale til at beskytte følsomme komponenter mod skader forårsaget af vildfarende elektricitet. Aluminas lave varmeudvidelseskoefficient gør det også til et pålideligt materiale, når det udsættes for hurtige temperaturændringer.

Aluminiumoxidets høje elektriske isoleringsevne gør det til et fremragende materiale til brug i industrielle miljøer, der kræver høje temperaturer eller hermetiske forseglinger, som f.eks. hermetiske forseglinger. Desuden findes det ofte i medicinsk udstyr, herunder røntgenkomponenter og elektronmikroskoper; her hjælper dets evne til at modstå højt tryk med at forhindre lækage eller eksplosion i barske miljøer.

Som en avanceret teknisk keramik kan aluminiumoxid formes til forskellige former og størrelser ved hjælp af forskellige bindingsteknikker. Desuden kan dets egenskaber forbedres yderligere ved hjælp af forskellige tilsætningsstoffer for at optimere dets ydeevne i specifikke anvendelser - for eksempel kan aluminiumoxid med højere renhed indeholde tilsætningsstoffer af manganoxid (MnO2) og zirkoniumoxid (ZrO2) for at øge hårdheden; kvaliteter med lavere renhed kan indeholde silica (SiO2) eller calciumoxid for at øge henholdsvis korrosionsbestandigheden og den termiske stabilitet.

Aluminiumoxid skiller sig ud blandt andre materialer på grund af sin dimensionsstabilitet. Takket være stærke atomare bindinger forbliver størrelsen konstant ved ekstreme temperaturer uden at opleve betydelige variationer, hvilket gør aluminiumoxid ideelt til isoleringsopgaver og metal-til-keramik-limning, fordi det ikke udvider sig, når det opvarmes, og ikke skaber huller eller løse forbindelser, når to materialer sammenføjes.

International Syalons tilbyder et imponerende udvalg af elektriske isolatorer af Kyocera-aluminiumoxid under mærket Aluminon. De fås i forskellige diametre, tykkelser og konfigurationer - endda med muffestik til højspændingsanvendelser - hvilket gør os til en af Storbritanniens førende leverandører af avanceret keramik, som kan hjælpe din virksomhed med at finde de helt rigtige løsninger. Kontakt vores team nu, hvis du har brug for flere oplysninger - de vil med glæde hjælpe dig.

Biokompatibilitet

Aluminiumoxidkeramik har mange gavnlige fysiske og kemiske egenskaber, der gør det velegnet til biomedicinske anvendelser, herunder korrosionsbestandighed, højt smeltepunkt og elektrisk isolerende egenskaber - kvaliteter, der gør det til et populært valg blandt implanterbart udstyr. Alumina-keramik er meget kompatibel med levende væv, hvilket gør det til et fremragende materiale til tandlæge- og ortopædiske implantater. Aluminas biokompatibilitet kan forbedres yderligere ved at tilføje calciumfaser som wollastonit eller hydroxyapatit til dets struktur - tilføjelse af disse bioaktive elementer kan øge aluminas cytokompatibilitet betydeligt, hvilket fremgår af SEM-mikrobilleder af alumina-wollastonit-kompositprøver, hvor der er observeret cellevækst på dem.

Bioaktiveringsteknikker, der ændrer aluminiumoxidets overflade, såsom syrebehandling eller inkludering af calciumfaser, har også vist sig at være en succes i forhold til at øge dets biologiske kompatibilitet. Sådanne behandlinger har øget osteoblasternes vedhæftning og spredning samt vaskulariseringen af vævet; alt sammen indikatorer på, at aluminiumoxid er et fremragende biomateriale til langsigtede anvendelser inden for knoglevævsteknologi.

Men deres moderate sejhed gør alumina-keramik mindre egnet end zirkonia til implanterbart udstyr. Ved at tilsætte små mængder Fe til alumina-keramik kan deres sejhed øges betydeligt, hvilket blev påvist i dyrkningsforsøg med humane osteoblaster og makrofager. 1,5 vægt% Fe:alumina-keramik viste overlegen biokompatibilitet, når det blev testet mod disse celler uden at vise betydelige forskelle i morfologi eller tydelige cytotoksiske effekter.

Aluminiumoxidkeramik har også vist sig at være biokompatibelt, når det testes på neurale forstadieceller (NPC'er), der vokser på kalcinerede matrigelbelagte skiver belagt med aluminiumoxidkeramik. Efter differentiering til blandede neuronale populationer blev der ikke observeret tegn på cytotoksicitet via 3′,5′-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid-testresultater. Desuden afslørede forskningen en fremragende befugtningsevne med substratet, der understøtter vedhæftning, spredning og differentiering.