تتميز لوحات السيراميك من الألومينا بالعديد من الخصائص الممتازة التالية:
1. الخصائص الميكانيكية
- الصلابة العالية: تأتي لوحة السيراميك Al2O3 في المرتبة الثانية من حيث الصلابة بعد عدد قليل من المواد الفائقة الصلابة مثل الماس، وتبلغ صلادتها حسب مقياس موهاوس حوالي 9. وبالتالي، فهي تمتلك مقاومة ممتازة للتآكل، وتأدي أداءً جيدًا في بعض التطبيقات التي تتطلب مقاومة للاحتكاك والتآكل. على سبيل المثال، عند استخدامها كمكون مقاوم للتآكل في مجال المعالجة الميكانيكية، يمكنها الحفاظ على حالة سطحية جيدة لفترة طويلة، ولا يسهل خدشها أو تآكلها.
- قوة عالية: تتميز صفائح السيراميك الألومينا بمقاومة ضغط عالية نسبيًا، ويمكنها تحمل أحمال ضغط كبيرة. يمكن استخدامها في تطبيقات مثل المكونات الهيكلية التي تتحمل ضغوطًا شديدة، مما يضمن استقرار الهيكل تحت الإجهاد. وفي الوقت نفسه، فإن مقاومتها للانحناء تلبي متطلبات العديد من ظروف العمل، ونادرًا ما تتعرض للتشوه بالانحناء أو حتى الكسر.
2. الخصائص الحرارية
- مقاومة درجات الحرارة العالية: يمكنها العمل بثبات في بيئات ذات درجات حرارة مرتفعة جدًا، وعادة ما تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1600°م أو أكثر. لذلك تُستخدم غالبًا في بطانات الأفران العالية الحرارة، والأنابيب العاملة عند درجات حرارة عالية، وغيرها من البيئات الصناعية الشديدة الحرارة. كما تحافظ على سلامتها الهيكلية واستقرار أدائها حتى في ظل الظروف المرتفعة الحرارة.
- توصيل حراري عالي: تمتلك قدرة نسبية جيدة على توصيل الحرارة ويمكنها نقل الحرارة بسرعة، مما يمنحها ميزة في سيناريوهات التطبيقات المتعلقة بالتبريد، مثل مشتتات الحرارة للأجهزة الإلكترونية، حيث تساعد على التخلص من الحرارة في الوقت المناسب وتجنب تدهور الأداء أو تلف المعدات بسبب الارتفاع الزائد في درجة الحرارة.
- استقرار حراري جيد: عند التعرض لتغيرات مفاجئة في درجة الحرارة، لا تكون صفائح السيراميك الألومينا عرضة للتلف الناتج عن الإجهاد الحراري مثل التشقق، ما يعني أنها تتمتع بمقاومة جيدة للصدمات الحرارية. ويتيح لها ذلك التكيف مع بيئات العمل التي تتغير فيها درجات الحرارة بشكل متكرر.
3.الخصائص الكهربائية
- عازلية جيدة: إنه مادة عازلة كهربائية ممتازة ذات مقاومة كهربائية عالية جداً، ويمكنه بشكل فعال منع مرور التيار الكهربائي. في مجال الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية، يُستخدم غالباً في صناعة المكونات العازلة، مثل الحشوات العازلة لمعدات الكهرباء عالية الجهد، مما يضمن الاستخدام الآمن للمعدات الكهربائية ويمنع الأعطال الكهربائية مثل التسريب.
4. الخواص الكيميائية
- استقرار كيميائي قوي: وهو مقاوم لتآكل الأحماض والقواعد، ويمتاز بتحمل ممتاز تجاه معظم الكواشف الكيميائية. في الصناعات الكيميائية والصيدلانية، يمكنه حتى عند التلامس مع مختلف المواد الكيميائية أن يحافظ على أدائه وبنيته لفترة طويلة دون أن يتضرر، ويمكن استخدامه كحاويات مقاومة للتآكل، أو بطانات الأنابيب وغيرها من المكونات.
-
الاستخدامات الرئيسية لأوراق السيراميك الألومينا: بناءً على الخصائص المذكورة أعلاه، تم استخدام صفائح السيراميك الألومينا على نطاق واسع في مجالات متعددة مثل الصناعة والإلكترونيات والرعاية الطبية. ومن أبرز التطبيقات ما يلي:
1. مجال التحمل ضد البلى الصناعي
- التعدين/مواد البناء: تُستخدم في بطانات الكسارات، والبطانات الداخلية لقنوات النقل، ووسائط الطحن في المطاحن الكروية، مما يقلل من تآكل خامات المعادن والجسيمات الإسمنتية للمعدات ويُطيل عمر المعدات بنسبة تتراوح بين 3 إلى 5 مرات.
- التشغيل الميكانيكي: تُستخدم كأشرطة مقاومة للبلى في أدلة الآلات وأطراف الأدوات (بالاقتران مع قواعد معدنية)، مما يعزز دقة القص ومتانة الأداة.
- الطاقة الجديدة: أثناء عملية التلبيد لمواد كاثود بطاريات الليثيوم، تُستخدم كبطانة داخلية للأفران ولوحات الحرق، حيث تقاوم درجات الحرارة العالية وتآكل المساحيق، وتحvented تلوث المواد بالشوائب.
2. مجال الإلكترونيات والهندسة الكهربائية
- الإلكترونيات الكهربائية: تُستخدم كطبقة عازلة في وحدات IGBT والثايرستورات، وتتميز بعازلية عالية وموصلية حرارية (تساعد في تبديد الحرارة)، وتحل محل السيراميك التقليدي نيتريد الألومنيوم (بتكلفة أقل).
- المكونات الإلكترونية: تُستخدم في أغلفة المكثفات الخزفية وأساسات تغليف الدوائر المتكاملة، حيث تستفيد من استقرارها الكيميائي لعزل الرطوبة والشوائب، مما يضمن موثوقية المكونات على المدى الطويل.
- المعدات عالية الجهد: تُستخدم كعوازل عالية الجهد ومكونات في حجرات إخماد القوس الكهربائي للقواطع الفراغية، ويمكنها تحمل جهودًا تزيد عن 10 كيلوفولت ولا تنخفض خواص العزل لديها في البيئات الرطبة.
3. البيئات ذات درجات الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل
- الصناعات المعدنية: تُستخدم كبطانة داخلية للألواح النحاسية في قوالب آلات الصب المستمر في صناعة الصلب، ولصناعة الطوب المقاوم للحرارة في أفران صهر المعادن غير الحديدية، حيث تقاوم التآكل والاحتكاك الناتج عن الصلب المنصهر/الألومنيوم المنصهر.
- الصناعة الكيميائية: تُستخدم كبطانة داخلية لأوعية التفاعل وحاملات الحفاز. تظل مستقرة في البيئات الحمضية القوية (مثل حمض الكبريتيك، وحمض النيتريك) والبيئات القلوية القوية (مثل هيدروكسيد الصوديوم)، ولا تتفاعل كيميائيًا مع المتفاعلات.
- الحماية البيئية: تُستخدم كبطانة داخلية لمداخن محارق النفايات، ولطبقة مقاومة للتآكل في أبراج إزالة الكبريت، حيث يمكنها تحمل درجات حرارة تتراوح بين 800-1000°م والتآكل الناتج عن غازات العادم المحتوية على الكبريت.
4. المجالات الطبية والدقيقة
- الأجهزة الطبية: تُستخدم لتصنيع المفاصل الاصطناعية (مثل بطانات مفصل الورك) وأساسات الزرعات السنية. وباستغلال خصائصها من التوافق الحيوي (عدم السمية وعدم التسبب في ردود فعل رفض) ومقاومة البلى، يمكن أن تصل عمرها الافتراضي إلى 15-20 سنة.
- القياس الدقيق: باعتباره قاعدة لكتل القياس وأدوات المعايرة، فإن معامل التمدد المنخفض الخاص به يضمن أن خطأ الدقة الأبعادي لا يتجاوز ≤0.001 مم عند تغير درجة الحرارة، مما يستوفي متطلبات القياس على مستوى الميكرومتر.
جدول معلمات المنتج
| المكون الكيميائي الرئيسي |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| كثافة السطح |
|
ج/سم³ |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| درجة الحرارة القصوى للاستخدام |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400°C |
| امتصاص الماء |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| قوة الانحناء |
20 درجة مئوية |
ميغاباسكال (رطل/بوصة² × ١٠³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| معامل التمدد الحراري |
25 - 1000°C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| معامل التوصيل الحراري |
20 درجة مئوية |
واط/م·ك |
16 |
30.0 |
18 |



