Keramické desky z aluminia vykazují následující mnohé vynikající vlastnosti:
1. Mechanické vlastnosti
- Vysoká tvrdost: Tvrdost keramické desky Al2O3 je druhá pouze po několika málo supertvrdých materiálech, jako je diamant, s tvrdostí podle Mohsovy stupnice kolem 9. Má proto vynikající odolnost proti opotřebení a dobře se osvědčuje v aplikacích vyžadujících odolnost proti tření a opotřebení. Například při použití jako opotřebením odolná součást v oblasti strojního zpracování může dlouhou dobu udržet dobrý povrchový stav a není snadno poškrábána či opotřebována.
- Vysoká pevnost: Tlaková pevnost hliníkových keramických desek je relativně vysoká, schopna odolat významným tlakovým zatížením. Lze je použít v aplikacích, jako jsou konstrukční díly nesoucí velký tlak, čímž se zajistí stabilita konstrukce za zatížení. Současně jejich ohybová pevnost splňuje požadavky mnoha provozních podmínek a je malá pravděpodobnost, že dojde k ohybové deformaci nebo dokonce k lomu.
2. Tepelné vlastnosti
- Odolnost proti vysokým teplotám: Materiál může stabilně pracovat ve velmi vysokých teplotních prostředích, obecně odolá teplotám až do 1600 °C nebo i vyšším. Proto se často používá pro vyzdívky vysokoteplotních pecí, vysokoteplotní potrubí a další vysokoteplotní průmyslová prostředí. Za vysokých teplot dokáže udržet svou strukturní celistvost a stálost výkonu.
- Vysoká tepelná vodivost: Má relativně dobré schopnosti vedení tepla a může teplo rychle přenášet, což mu poskytuje výhodu v aplikacích souvisejících s odvodem tepla, například u chladičů elektronických zařízení, kde pomáhá teplo včas odvádět a tak zabraňuje degradaci výkonu nebo poškození zařízení přehřátím.
- Dobrá tepelná stabilita: Při náhlých změnách teploty nejsou destičky z oxidové keramiky náchylné k poškození tepelným napětím, jako je praskání, což znamená, že mají dobrý odpor proti tepelnému šoku. To jim umožňuje přizpůsobit se pracovním podmínkám s častými změnami teploty.
3. Elektrické vlastnosti
- Dobrá izolace: Je to vynikající elektrický izolační materiál s extrémně vysokou rezistivitou, který efektivně zabraňuje průchodu proudu. V oblasti elektroniky a elektrických spotřebičů se často používá na výrobu izolačních dílů, například izolačních těsnění pro vysokonapěťová elektrická zařízení, čímž zajišťuje bezpečný provoz elektrických zařízení a předchází elektrickým poruchám, jako je únik proudu.
4. Chemické vlastnosti
- Vysoká chemická stabilita: Odolává korozi kyselinami i zásadami a vykazuje vynikající odolnost vůči většině chemických činidel. V chemickém a farmaceutickém průmyslu dokáže dlouhodobě udržet své vlastnosti a strukturu i při kontaktu s různými chemickými látkami, aniž by byl poškozen, a může být použit jako korozivzdorné nádoby, potrubní vložky a další součásti.
-
Hlavní použití keramických destiček z oxidu hlinitého: Na základě výše uvedených vlastností jsou oxidohlinité keramické desky široce využívány v různých oblastech, jako je průmysl, elektronika a zdravotnictví. Typické aplikace jsou následující:
1. Průmyslové odolné proti opotřebení
- Těžba / stavební materiály: Používá se pro vložky drticích zařízení, vnitřní vyzdívky transportních potrubí a mlecí média v koulkových mlýnech, čímž snižuje opotřebení zařízení způsobené rudou a cementovým práškem a prodlužuje životnost zařízení 3 až 5krát.
- Strojní obrábění: Jako odolné vložky pro vodící kolejnice strojních nástrojů a břitové hlavy (v kombinaci s kovovými podložkami), zvyšuje přesnost řezání a trvanlivost nástrojů.
- Nové energetické zdroje: Během procesu slinování katodových materiálů lithiových baterií slouží jako vnitřní vyzdívka pecí a pálené tácy, odolává vysokým teplotám a erozi prášku a zabraňuje kontaminaci nečistotami.
2. Obor elektroniky a elektrotechniky
- Výkonová elektronika: Jako izolační substrát pro IGBT moduly a tyristory kombinuje vysokou izolační odolnost s tepelnou vodivostí (pomáhá při odvodu tepla), čímž nahrazuje tradiční keramiku z nitridu hlinitého (za nižších nákladů).
- Elektronické součástky: Používá se pro keramické pouzdra kondenzátorů a základny pro balení integrovaných obvodů, kde využívá svou chemickou stabilitu k izolaci vůči vlhkosti a nečistotám, čímž zajišťuje dlouhodobou spolehlivost součástek.
- Vysokonapěťové zařízení: Jako vysokonapěťové izolátory a součásti obloukových hasicích komor vakuumových spínačů odolává napětí nad 10 kV a ve vlhkém prostředí neztrácí izolační vlastnosti.
3. Vysoké teploty a agresivní prostředí
- Metalurgie: Jako vnitřní obložení měděných desek v krystalizéru kontinuálního lití oceli a jako žáruvzdorné cihly v pecích pro tavení neželezných kovů odolává vysokoteplotnímu působení a erozi roztavené oceli/roztaveného hliníku.
- Chemický průmysl: Používá se jako vnitřní obložení reakčních nádob a nosičů katalyzátorů. Zůstává stabilní v prostředí silných kyselin (např. kyselina sírová, dusičná) a silných zásad (např. hydroxid sodný) a nevstupuje do chemických reakcí s reaktanty.
- Ochrana životního prostředí: Jako vnitřní obložení komínů spaloven odpadu a protikorozní vrstva odsířecích věží odolává teplotám 800–1000 °C a korozi způsobené plyny obsahující síru.
4. Lékařské a přesné obory
- Lékařské přístroje: Používají se na výrobu umělých kloubů (např. kluzných ploch bokových kloubů) a abutmentů zubních implantátů. Díky své biokompatibilitě (nezpůsobují toxicitu ani imunitní reakce) a odolnosti proti opotřebení dosahují životnosti 15–20 let.
- Přesné měření: Jako základ kalibračních destiček a kalibračních měrek zajišťuje jeho nízký koeficient tepelné roztažnosti chybu rozměrové přesnosti ≤0,001 mm při změně teploty, čímž splňuje požadavky na měření v mikrometrové oblasti.
Tabulka parametrů produktu
| Hlavní chemická složka |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| Hustota |
|
g/cm³ |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| Maximální provozní teplota |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400 °C |
| Vstřebání vody |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| Kruhová pevnost |
20 °C |
MPa (psi x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| Koeficient tepelné roztažnosti |
25 - 1000 °C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| Součinitel tepelné vodivosti |
20 °C |
W/m·K |
16 |
30.0 |
18 |



