Alumiinikeraamisen keraamisen materiaalin edut

Alumiinikeraami on kehittynyt tekninen materiaali, jolla on erinomaiset mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Sitä käytetään monilla teollisuudenaloilla, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, öljy- ja kaasuteollisuudessa, sähkö- ja autoteollisuudessa, aurinkosähköenergian tuotannossa ja bioyhteensopivissa sovelluksissa.

Alumiinikeraamisten tuotteiden valmistusprosessissa on kaksi keskeistä vaihetta - muotoilu ja lujittaminen. Konsolidoinnin jälkeen voidaan käyttää erilaisia jälkisintrausprosesseja sen varmistamiseksi, että lopullinen osa täyttää asiakkaan eritelmät ja vaatimukset.

Kovuus

Alumiinioksidi on yksi maapallon kovimmista materiaaleista, ja se on Mohsin kovuusasteikolla toiseksi kovinta timantin jälkeen. Tämän ominaisuuden ansiosta alumiinioksidikeramiikka on erityisen haluttua keraamisten komponenttien valmistuksessa, sillä sen ohut mutta vahva rakenne kestää kulutusta erinomaisesti. Ne ovat myös erittäin kestäviä iskuja, hankausta, korroosiota ja äärimmäisiä lämpötiloja vastaan - ihanteellisia ominaisuuksia keraamisia komponentteja valmistettaessa.

Alumiinioksidin kovuus tekee siitä erinomaisen materiaalin leikkuutyökalujen valmistukseen. Se kestää suurten nopeuksien ja vääntömomenttien hiontasovelluksia ja on samalla kevyt, mikä vähentää käyttäjien väsymistä ja loukkaantumisriskiä.

Alumiinikeraamilla on kovuuden lisäksi muitakin toivottuja ominaisuuksia, kuten korkea sulamispiste, lämmönkestävyys ja korroosionesto. Alumiinikeraami voidaan muovata erimuotoisiksi ja -kokoisiksi kappaleiksi erilaisilla muovausprosesseilla, kuten puristamalla, isostaattisella muovailulla tai ruiskuvalulla. Alumiinioksidiin voidaan myös lisätä lisäaineita tiettyjen haluttujen ominaisuuksien lisäämiseksi.

Esimerkiksi 99%-puhdas alumiinioksidi liukenee heikosti happoihin, kuten kuumaan rikkihappoon ja emäksisiin liuoksiin, ja se on tyhjiötiivis - ihanteelliset ominaisuudet puolijohdekammioihin ja -kiinnikkeisiin. Lisäksi sen erinomaiset heijastusominaisuudet 1064 nm:n ja 2000 nm:n aallonpituusalueella tekevät siitä sopivan laserheijastinmateriaalin.

Alumiinioksidin muita tärkeitä ominaisuuksia ovat sen korkea höyry- ja hajoamispaine, kemiallinen korroosionkestävyys ja mekaaninen lujuus. International Syalonsin 99%-alumiinituotteella on poikkeuksellinen kulutuskestävyys, joten sitä voidaan käyttää vaativissa käsittely-ympäristöissä, kuten uuneissa ja polttouuneissa; lisäksi sitä on käytetty myös sotilasajoneuvojen ja -rakenteiden panssaripinnoitteena sekä kulumista kestävinä komponentteina kaivostoiminnassa ja materiaalin siirtojärjestelmissä.

Alumiinikeraamiset valmistusyritykset käyttävät alumiinioksidia erinomaisena materiaalina monimutkaisten muotojen osien valmistukseen. Puristamalla, isostaattisesti tai tyhjiömuovaamalla voidaan muovata tätä kestävää materiaalia, mutta kovuutensa vuoksi se on usein työstettävä sintrauksen jälkeen, jotta varmistetaan, että tarkat mitat säilyvät. Tässä prosessissa käytetään tyypillisesti korkealaatuisia timanttipinnoitettuja työkaluja, joilla vähennetään mahdollisia materiaalivaurioita työstön aikana ja varmistetaan virheettömät muodot.

Korroosionkestävyys

Keraamisten materiaalien korroosionkestävyys on olennainen tekijä niiden suorituskyvyn määrittämisessä erilaisissa ympäristöissä, sillä ne kestävät happoja, emäksiä ja muita aggressiivisia aineita helpommin kuin metallit tai polymeerit. Nykyaikaiset tekniset keraamiset ovat yhä useammin korvanneet metallit sovelluksissa, joissa kemiallinen kestävyys on olennaisen tärkeää - tämä suuntaus on havaittavissa erityisesti öljyteollisuudessa, jossa happamilla murtotekniikoilla on yhä olennaisempi osa öljynporaustoimintaa.

Keramiikan korroosio tapahtuu, kun korroosiota aiheuttavasta väliaineesta peräisin olevat ionit diffundoituvat sen rakenteen läpi ja ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa, mikä johtaa massahäviöön ja siten korroosion vakavuuden mittaamiseen. Diffuusiota voivat kiihdyttää alumiinioksidikeramiikassa sen ympäristössä olevat happi-ionit, jotka sitoutuvat alumiinioksidikiteen pintakiteisiin ja syrjäyttävät siitä elektroneja; tätä prosessia kutsutaan sähkökemialliseksi korroosioksi.

Alumiinioksidi on amfoteerinen materiaali, mikä tarkoittaa, että se toimii sekä emäksenä että happona. Keramiikan kyky kestää kemiallisia hyökkäyksiä riippuu sen pH-tasosta - mitä korkeammalle se nousee, sitä happamampi väliaine on ja sitä vähemmän kestävä se on.

Alumiinikeraamisen materiaalin haponkestävyys riippuu sekä sen epäpuhtauksista että sen tasosta, ja yleensä mitä alhaisempi on epäpuhtauksien määrä, sitä parempi on sen haponkestävyys. Lisäksi faasikoostumus vaikuttaa korroosionopeuteen, kun se altistuu korkeille lämpötiloille.

Raerajoilla on keskeinen rooli alumiinioksidin haponkestävyydessä. Korundin a-Al2O3- ja muliitti 3Al2O32SiO2 -faasien sisällyttäminen lisää merkittävästi haponkestävyyttä; niiden muodostumisen optimoimiseksi on käytettävä optimaalisia sintrausolosuhteita.

Alumiinikeraamien kemiallista kestävyyttä voidaan parantaa myös käyttämällä zirkonialumiinakomposiitteja (ZTA), joissa yhdistyvät kovuus, lujuus, kulutuskestävyys ja zirkoniumoksidin korkea murtumissitkeys ainutlaatuisiksi keraamisiksi yhdisteiksi, joilla on ainutlaatuisia käyttökohteita, kuten metallisulan suodatusjärjestelmät, keraamiset ja metallin väliset läpiviennit ja röntgenkomponentit.

Sähköeristys

Alumiinikeraamisella on poikkeukselliset sähköeristysominaisuudet, joten se on täydellinen materiaali suojaamaan herkkiä komponentteja hajasähkön aiheuttamilta vaurioilta. Alumiinioksidin alhainen lämpölaajenemiskerroin tekee siitä luotettavan materiaalin myös nopeissa lämpötilanmuutoksissa.

Alumiinioksidin korkeat sähköeristysominaisuudet tekevät siitä erinomaisen materiaalin käytettäväksi teollisuusympäristöissä, joissa vaaditaan korkeita lämpötiloja tai ilmatiiviitä tiivisteitä, kuten hermeettisiä tiivisteitä. Lisäksi sitä käytetään usein lääketieteellisissä laitteissa, kuten röntgenkomponenteissa ja elektronimikroskoopeissa, joissa sen kyky kestää korkeaa painetta auttaa estämään vuotoja tai räjähdyksiä ankarissa olosuhteissa.

Kehittyneenä teknisenä keramiikkana alumiinioksidia voidaan muotoilla eri muotoisiksi ja kokoisiksi erilaisilla liimaustekniikoilla. Lisäksi sen ominaisuuksia voidaan parantaa edelleen erilaisilla lisäaineilla sen suorituskyvyn optimoimiseksi tietyissä sovelluksissa - esimerkiksi korkeamman puhtausasteen alumiinioksidilaaduissa voidaan käyttää mangaanioksidia (MnO2) ja zirkoniumoksidia (ZrO2) kovuuden lisäämiseksi; alhaisemman puhtausasteen laaduissa voidaan käyttää piidioksidia (SiO2) tai kalsiumoksidia korroosionkestävyyden ja lämpöstabiilisuuden parantamiseksi.

Alumiinioksidi erottuu muiden materiaalien joukosta mittapysyvyytensä ansiosta. Vahvojen atomisidosten ansiosta sen koko pysyy samana äärimmäisissä lämpötiloissa ilman merkittäviä vaihteluita, minkä vuoksi alumiinioksidi sopii erinomaisesti eristyssovelluksiin ja metallin ja keramiikan väliseen liimaukseen, koska se ei laajene kuumentuessaan, jolloin ei synny aukkoja tai löysiä liitoksia, kun kaksi materiaalia liitetään toisiinsa.

International Syalons tarjoaa Aluminon-tuotemerkin alla vaikuttavan valikoiman Kyocera-alumiinieristeitä. Niitä on saatavana eri halkaisijoilla, paksuuksilla ja kokoonpanoilla - jopa korkeajännitesovelluksiin tarkoitetuilla holkkityyppisillä liittimillä - joten olemme yksi Yhdistyneen kuningaskunnan johtavista kehittyneiden keraamisten tuotteiden toimittajista, joka voi auttaa yritystäsi löytämään juuri oikeat ratkaisut. Ota nyt yhteyttä tiimiimme, jos tarvitset lisätietoja - he auttavat mielellään.

Biologinen yhteensopivuus

Alumiinikeraamisella on monia hyödyllisiä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä sopivan biolääketieteellisiin sovelluksiin, kuten korroosionkestävyys, korkea sulamispiste ja sähköeristysominaisuudet - ominaisuuksia, jotka tekevät siitä suositun valinnan implantoitavissa laitteissa. Alumiinikeraami on hyvin yhteensopiva elävien kudosten kanssa, joten se on erinomainen materiaali hammaslääketieteellisiin ja ortopedisiin implantteihin. Alumiinioksidin bioyhteensopivuutta voidaan parantaa entisestään lisäämällä sen rakenteeseen kalsiumfaaseja, kuten wollastoniittia tai hydroksiapatiittia - näiden bioaktiivisten elementtien lisääminen voi lisätä alumiinioksidin sytokompatibiliteettia huomattavasti, kuten osoittavat SEM-mikroskopiakuvat alumiinioksidin ja wollastoniitin komposiittinäytteistä, joissa on havaittu solujen kasvua.

Bioaktivointitekniikat, jotka muuttavat alumiinioksidin pintaa, kuten happokäsittely tai kalsiumfaasien lisääminen, ovat myös osoittautuneet menestyksekkäiksi menetelmiksi alumiinioksidin biologisen yhteensopivuuden lisäämiseksi. Tällaiset käsittelyt ovat lisänneet osteoblastien kiinnittymistä ja lisääntymistä sekä kudoksen verisuonistumista; kaikki nämä ovat merkkejä siitä, että alumiinioksidi on erinomainen biomateriaali pitkäaikaisiin luukudosteknologiasovelluksiin.

Alumiinikeraamit soveltuvat kuitenkin niiden kohtalaisen sitkeyden vuoksi huonommin implantoitaviin laitteisiin kuin zirkonia. Lisäämällä pieniä määriä Fe:tä alumiinioksidikeramiikkaan niiden sitkeyttä voidaan lisätä merkittävästi, kuten osoitettiin ihmisen osteoblasteilla ja makrofageilla tehdyissä viljelykokeissa. 1,5 painon% Fe:alumiinioksidikeramiikka osoitti ylivoimaista biologista yhteensopivuutta, kun sitä testattiin näitä soluja vastaan ilman merkittäviä eroja morfologiassa tai erillisiä sytotoksisuusvaikutuksia.

Alumiinikeraami on myös osoittautunut bioyhteensopivaksi, kun sitä testattiin neuraalisten esiasteiden soluilla (NPC), jotka kasvavat kalsiinilla päällystetyillä matrigelillä päällystetyillä levyillä, jotka on päällystetty alumiinioksidikeramiikalla. Sen jälkeen kun neuronien sekapopulaatioiksi oli erilaistunut, 3′,5′-dimetyylitatsol-2-yl)-2,5-difenyylitetratsolibromiditestin tuloksissa ei havaittu merkkejä sytotoksisuudesta. Lisäksi tutkimus osoitti, että substraatti on erittäin hyvin kostutettavissa ja tukee adheesiota, proliferaatiota ja erilaistumista.