Az alumínium-oxid lemezes membrán alkalmazásai

Az alumínium-oxid (Al2O3) lemezes kerámia membránok kiváló kopásállósággal és kenőképességgel rendelkeznek, ezért szívesen használják őket olyan mechanikai berendezésekben, amelyeknek a kopás elleni védelemre, szűrésre, katalízisre vagy érzékelő technológiákra van szükségük.

Az alumínium-oxid termékek kemények és tartósak, ellenállnak a savaknak és lúgoknak, ugyanakkor hőállóak - ezek a tulajdonságok teszik őket alkalmassá elektromos szigetelőként és vékonyréteg-leválasztási eljárások hordozójaként.

Magas hőmérsékleti ellenállás

A timföldkorong egy kerámia anyagból, timföldből (alumínium-oxid) készült korong alakú alkatrész. Ez az eszköz számos alkalmazásban megtalálható kivételes fizikai, mechanikai és elektromos tulajdonságainak köszönhetően, amelyek lehetővé teszik, hogy ellenálljon az igényes, magas hőmérsékletű környezetnek anélkül, hogy elveszítené szerkezeti integritását vagy törékennyé válna.

Az alumínium-oxid akár 1750 Celsius-fokos hőmérsékletet is kibír, így kiváló anyag a magas hőmérsékletű környezetben működő elektronikus alkatrészekhez. Továbbá az alumínium-oxid magas olvadáspontja biztosítja, hogy vízben vagy más folyékony környezetben idővel nem bomlik vagy oldódik fel.

Az alumínium-oxid ellenáll a kémiai korróziónak és más veszélyes anyagoknak, így ideális a mérgező anyagokat feldolgozó reaktorok vagy tartályok béleléséhez, például a csiszoló vagy mérgező anyagokkal feldolgozott anyagokhoz. Az alumínium-oxid kiváló katalizátor-tartóként is szolgál a magas hőmérsékletet igénylő folyamatokban, mivel ellenáll az erős savaknak és lúgoknak.

Az alumínium-oxid kivételes kopásállósággal büszkélkedhet, így kiváló választás csiszolási és csiszolási alkalmazásokhoz. Ellenáll a nagy sebességű, automatikus csiszolásnak anélkül, hogy túlzott hőt termelne vagy durva felületet hozna létre; továbbá keménysége és szilárdsága alkalmassá teszi az ipari berendezésekben található fém alkatrészek megmunkálására.

A porózus alumínium-oxid az orvosbiológiai alkalmazásokban is felhasználható, mivel áteresztőképessége és biokompatibilitása miatt alkalmas a bőrön vagy szöveteken keresztül történő behatolással járó orvosi kezelésekre. Az orvosi alkalmazásokhoz testreszabható tulajdonságok közé tartozhat a méret, az eloszlás és a teljes áteresztőképesség. Ezenkívül ezt az anyagot széles körben használják fogászati eszközök vagy sebészeti eszközök bélelésére, mivel különféle formák választékában kapható, hogy megfeleljen a különböző eszközkonfigurációs igényeknek.

A timföld kiváló elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, ha nagyobb tisztaságú minőségben gyártják, segít megelőzni az elektromos rendszerek szivárgását igényes termikus környezetben, és védelmet nyújt a nagy terhelés alatti deformáció ellen. A timföld magasabb hőmérsékleten is megőrzi méretstabilitását, ami segít megelőzni a nagy terhelés okozta deformációt vagy torzulást.

A pin-on-disc vizsgálat során egy gömb alakú behatolót alkalmaznak, amely az alumínium-oxid minta felületére nyomást gyakorol, és kopási nyomot hoz létre, így betekintést nyújt a kopásállóság és a kenhetőség jellemzőibe.

Nagy tartósság

Az alumínium-oxid lemezek és tárcsák rendkívül rugalmas anyagok, amelyek ellenállnak a korróziónak, kopásnak, ütés- és kopásnak, valamint a magas hőmérsékletnek anélkül, hogy elveszítenék szerkezeti integritásukat vagy kémiai stabilitásukat. Rugalmasságuknak köszönhetően alkalmasak olyan alkalmazásokhoz, amelyek olyan kerámiaelemeket igényelnek, amelyek mechanikai és termikus igénybevételnek egyaránt ellenállnak - például a vegyipari feldolgozás, az orvosi eszközök gyártása, a kerámiagyártás, az optikai alkatrészek vagy a biokompatibilitás területén.

Az alumínium-oxid nagy mechanikai szilárdsággal és merevséggel büszkélkedhet, így könnyen alakítható bonyolult, szűk tűréshatárokkal rendelkező formákba. Az alumínium-oxid az egyik legszélesebb körben használt műszaki kerámia a műszaki alkalmazásokban - tulajdonságainak kombinációja miatt több mint 80% műszaki alkalmazásban választott anyag. Az 1600 fokon (2900 fokon) égetett alumínium-oxid sűrű műszaki kerámiákat képez, amelyek oxidáló környezetben és vákuumkemencében is feldolgozhatók a gyártáshoz.

Az IPS Ceramics különböző méretű és vastagságú timföldtermékek széles választékát gyártja és szállítja, amelyek mindegyike cirkónium-dioxiddal edzett timföld (ZTA), egy innovatív kompozit kerámia felhasználásával készül, amely egyesíti mindkét anyag előnyeit - a timföld keménységét a cirkónium-dioxid szívósságával kombinálva a normál hőmérsékleten megnövelt törési szívósság érdekében, ami a ZTA-kerámiát robusztusabbá teszi, mint a tiszta timföldkerámiát, amelynek arányát a konkrét alkalmazási igényeknek megfelelően lehet alakítani.

A porózus alumínium-oxid-kerámiát olyan alkalmazásokban használják, amelyek alacsony áteresztőképességű kerámiát igényelnek, például szűrés, folyadékelválasztás, katalízis és szenzortechnológiák. Porozitásuk a pórusméret-eloszlás és a teljes áteresztőképesség szabályozásával az adott alkalmazási igényeknek, valamint a környezeti szempontoknak megfelelően állítható be.

Az alumínium-oxid-kerámia lemezek és tárcsák rendkívül kopásállóak, a gyémánt keménységéhez közeli keménységgel büszkélkedhetnek. Mohs-féle 9-es keménységüknek köszönhetően 266-szor kopásállóbbak, mint a mangánacél és 171,5-szer jobban, mint a magas krómtartalmú öntöttvas; ennek a kopásállóságnak köszönhetően jelentősen csökkentik a súrlódást, meghosszabbítják a berendezések élettartamát, és végső soron alacsonyabb karbantartási költségeket, energiafogyasztás-csökkenést, kibocsátás-megtakarítást és csökkentett károsanyag-kibocsátást eredményeznek.

Kémiai inertitás

Az alumínium-oxid-kerámia lemezek kémiailag inertek és ellenállnak a legtöbb savnak és lúgnak, így alkalmasak olyan alkalmazásokhoz, ahol vegyszerek vagy gázok lehetnek jelen. Szigetelőanyagként segítenek megvédeni az elektronikus alkatrészeket az áramütésektől és a túlmelegedéstől. Kemény felületük a mechanikai berendezéseknek is védelmet nyújt a kopás ellen, miközben nagyszerű kiegészítői a hőtermelő rendszereknek, például az anyagszállító, porlasztó, portalanító és anyagszállító rendszereknek - még az orvosi és fogászati eszközöknél is nagyszerűen működnek, mivel biokompatibilisek és magasabb hőmérsékletet is elviselnek! Az alumínium-oxid-kerámia szintén nagyszerű lehetőség biokompatibilis orvosi és fogászati eszközökként, mivel magas hőmérsékleteket is elvisel; így az alumínium-oxid-kerámia csodálatos anyagválaszték!

A kémiailag inert anyagok feltétele, hogy a külső elektronhéj teljesen kitöltött legyen, és ne lépjen reakcióba más vegyületekkel; például az olyan anyagok, mint a homok és a nemesgázok kémiailag inertnek minősülnek, míg a klór és a kénsav reakcióba lép más anyagokkal. A nitrogénnek maximális a csereenergiája, így nem tud elektronokat veszíteni vagy nyerni, és a nemesgázok mind rendelkeznek nyolcad elektronkonfigurációval a legkülső héjukban, így mindannyian inert anyagok.

Az alumínium-oxid-kerámia lemezeket és korongokat gyakran használják kémiai reakciók támogatására és tégelyek tárolására inert kémiai összetételük miatt. Továbbá ideálisak fémek és ötvözetek csiszolására automata vagy kézi csiszológépeken anélkül, hogy túlzott hőt termelnének vagy durva felületeket hagynának maguk után; emellett kiválóan alkalmasak csiszolási alkalmazásokként a karcolások vagy oxidáció eltávolítására a fémfelületeken.

Az alumínium-oxid korongok ideálisak a kémiai elemzésekhez, mivel ellenállnak a savaknak, lúgoknak és oldószereknek. Ezenkívül szigetelő tulajdonságaik megvédik az áramköröket a túlmelegedéstől, miközben a vegyi anyagokat szivárgás és kiömlés nélkül tartják kordában. Ezek a gumitömítések ellenállnak a kopásnak és a kopásnak is, így ideális választás olyan mechanikus berendezésekhez, amelyeknek a kopás és a korrózió elleni védelemre van szükségük. Az alumínium-oxid-kerámia Mohs-féle 9-es keménységű - közel a gyémántéhoz, de magasabb, mint az acélé vagy a vasé -, így tartós, hosszú távú és költséghatékony megoldást jelent számos ipari alkalmazáshoz. Továbbá, mivel nem reaktív, nem lép reakcióba a laboratóriumi környezetben vagy a munkaterületeken jelenlévő más anyagokkal, így megakadályozza a szennyeződési problémák kialakulását.

Alacsony hőtermelés

Az alumínium-oxid korongok magas hőmérsékleten is méretstabilak maradnak, valamint rugalmasak a feszültséggel szemben, így ideális anyag az elektromos eszközök túlzott hőszigetelésére, valamint a korrózió és egyéb károsodások elleni védelemre. Alacsony hővezető képességük miatt az alumínium-oxid olyan alkatrészek esetében is vonzó választás, amelyek működéséhez alacsony hőmérsékletre van szükség.

A műszaki vagy fejlett kerámia a műszaki kerámia egy speciális típusa, amelyet úgy terveztek, hogy a timfölddel azonos előnyökkel rendelkezzen, ugyanakkor olyan szigorúbb környezetekre szabott, amelyek kémiai és termikus stabilitást, mechanikai szilárdságot, kopásállóságot, elektromos szigetelést és egyebeket igényelnek. Az ilyen anyagokat gyakran alkalmazzák az elektronikai gyártásban, beleértve az integrált áramköri csomagokat, a gyújtógyertyaszigetelőket és az érzékelő szubsztrátokat, valamint a különböző ipari és orvosi eszközöket.

A Manchesteri Egyetemen a kutatók a világon elsőként demonstrálták a timföld égetés nélküli termokémiai kalcinálását - a szén-dioxid-kibocsátás és az olyan melléktermékek, mint a szilikátpor, kiküszöbölésével - egy napörvényes szállítóreaktor segítségével. Eredményeik jó minőségű timföldet mutattak ki, amely magas kémiai konverzióval alumínium-oxiddá (X), nagy fajlagos felülettel és alacsony oxigén/víz tartalommal készült.

A 298 K hőmérsékleten végzett kísérleti dinamikus TGA-futás, ahol minden más működési feltétel állandó maradt, kimutatta, hogy a napenergiával feldolgozott alumínium-oxid X értékei a kalcinálási hőmérséklet növelésével nőttek, egészen 95,8%-ig, 132,7 m2 g-1 -ig a 14. futásnál. Ez a bizonyíték alátámasztotta az ipari gyorskalcinálókkal előállított, napenergiával feldolgozott timföldről készült SEM mikroszkópos felvételeket és a gyorskalcinálókkal előállított SGA korábbi értékeléseit.

Az alumínium-oxid kiváló póruseloszlást mutatott, az átlagos pórusátmérő körülbelül 5,6 nm volt, a fajlagos pórustérfogat pedig 168-190 m2 g-1 között mozgott minden futtatásnál. Ez összehasonlítható volt a korábbi, gyorskalcinálóval végzett értékelésekkel, de lényegesen nagyobb volt, mint a hagyományos égetési eljárással előállított kereskedelmi alumínium-oxid.

Az alumínium-oxid kiváló tulajdonságai miatt ideális anyag a legkülönbözőbb alkalmazásokhoz, a vegyipari feldolgozástól kezdve az ipari és autóipari berendezésekig. A kiváló hő- és kémiai szigetelő tulajdonságok mellett az alumínium-oxid tartósságot és kopásállóságot, valamint magas olvadáspontot biztosít - ezek a tulajdonságok teszik a laboratóriumi berendezések, például a tégelyek és tálcák anyagává.