Teollisuuskeraamit ovat korkean suorituskyvyn omaavaa materiaalia, joka valmistetaan sintraamalla epämetallisia epäorgaanisia materiaaleja korkeassa lämpötilassa.
Teollisuustekninen keraamisten aineiden valmistus on korkean teknologian alaa, joka perustuu epämetallisiin epäorgaanisiin materiaaleihin ja jossa valmistetaan huipputeknisiä rakennekomponentteja ja toiminnallisia laitteita äärimmäisen ympäristökestävyyden kanssa tarkkojen kaavasuunnitelmien, erittäin hienojen jauheiden käsittelyn ja korkealämpötilaisten sintrausteknologioiden avulla. Toisin kuin perinteiset arkielämän keraamiset tuotteet, sen ydinarvo ilmenee materiaalitekniikan, kemiaalisen stabiilisuuden ja insinööritekniikan luovassa yhdistämisessä, mikä antaa tuotteille ainutlaatuisen suorituskykyprofiilin, kuten erittäin korkean lämpötilan kestävyyden, erittäin kovan kovuuden, korroosionkestävyyden ja matalan tiheyden.
Teollisuustiilien ala kattaa rakennetiilit (kuten mekaaniset tiivisteet, leikkaustyökalut), elektroniikkatiilit (kuten puolijohdealustat, anturipiirit), biotiilit (kuten keinotekoiset nivellet), ydinenergiatiilit ja uuden energian tiilit (kuten kiinteän olomuodon akun erottimet) sekä useita muita moniulotteisia teknologioita, jotka ovat "piilotuet" nykyaikaisessa ilmailussa ja avaruusteknologiassa, huipputasoisessa kalustossa, elektroniikkainformaatioteknologiassa, uudessa energiasektorissa ja lääketieteellisessä teknologiassa.
Teollisuustiilien ydin on hauraiden materiaalien muuntamisessa insinööriratkaisuiksi, jotka ylittävät metallien ja polymeerien välisten suorituskykyrajojen tarkalla mikroskooppisten rakeiden ja faasikoostumuksen hallinnalla, ja se on perustana korkean lämpötilan komponenttien kevennykselle, elektroniikkakomponenttien miniatyrisoinnille ja kemiallisen kaluston pitkäaikaiselle kestävyydelle.
Maailmanlaajuisen kilpailukuvion syvällinen uudistuminen. Kiinan teollisuuskeramiikka on nopeuttanut ulkomaisten markkinoiden kehittämistä osana "Vyö ja tie" -aloitetta. Perinteisten rakennuskeramiikkojen vientiedun säilyttämisen ohessa korkean arvon lisäarvoisten tuotteiden, kuten elektroniikkakeramiikkojen, erikoiskeramiikkojen ja muiden korkean lisäarvon tuotteiden vienti on muodostumassa uudeksi kasvun moottoriksi. Samalla rajatylittävän teknisen yhteistyön ja standardointioikeuksien kilpailu kiristyy ja ydinosaamisen hallitsevat yritykset voivat saavuttaa hallitsevan aseman maailmanlaajuisessa teollisuusketjussa.
Kiinan teollisuustekniikan keraamiikkateollisuus on kriittisessä muutoksen ja uudistumisen vaiheessa strategisten mahdollisuuksien risteyksessä. Perinteisten teollisuudenalojen uudistamisen tukemisesta uusien teollisuudenalojen läpimurtojen mahdollistamiseen teollisuuskeraamiikan strateginen arvo korostuu yhä enemmän. Tulevaisuudessa teollisuuden kehityksen ydinvauhdiksi on otettava teknologinen innovaatio, teollisuuden, yliopistojen ja tutkimuslaitosten välistä yhteistyöinnovaatiota on vahvistettava sekä keskeisiä ydinteknologioita on läpäistävä; vihreä siirtymä on otettava osaksi kestävän kehityksen taustaa ja teollista ekosysteemiä on rakennettava resurssien tehokkaaseen hyötyyn. Markkinoiden laajeneminen on otettava kasvun keskeiseksi tekijäksi ja kansainvälistä yhteistyötä sekä brändin rakentamista on syvennettyä. Siihen liittyvien korkkien politiikkapalkintojen jatkuvaan vapauttamiseen ja markkinatarpeiden jatkuvaan uudistumiseen Kiinan teollisuuskeraamiikkateollisuus tulee varmasti saavuttamaan hypyn seuraajasta johtajaksi ja painamaan Kiinan merkkiä globaalin uuden materiaalikartan päälle. Tämä prosessi ei ole pelkästään teollisuuden kilpailukyvyn parantamisen kannalta tärkeää, vaan myös elävä käytännön toteutus tieteellisen ja teknologisen itse riippumattomuuden saavuttamiseksi ja korkealaatuisen kehityksen edistämiseksi.
Materiaalitieteen ja valmistusteknologian kehittymisen myötä teollisuuskeramiikka on nykyaikaisessa teollisuudessa korvaamaton avainmateriaali.
Teollisuuskeramiikka koostuu pääasiassa metallioksideista (kuten Al₂O₃, ZrO₂), nitrideistä (kuten Si₃N₄), karbideistä (kuten SiC) ja muista epämetalliyhdisteistä, ja sen suorituskykyominaisuudet ovat seuraavat:
Korkea kovuus ja kulumisvastus: Teollisuuskeramiikka on yleensä kovempaa kuin metallimateriaalit, esimerkiksi alumiinikeramiikan Mohsin kovuus on 9 (toiseksi korkein timanttia vaille), mikä tekee siitä sopivan korkean kulumisen ympäristöihin.
Korkean lämpötilan kestävyys: Se kestää yli 1000 °C lämpötiloja, esimerkiksi piikarbidi-keramiikka pysyy stabiilina 1600 °C lämpötilassa ja sitä käytetään usein lentokoneen moottorikomponenteissa.
Kemiallinen inerttiys: teollisuuskeramiikalla on vahva kestävyys happoihin, emäksiin ja suoliin kuten syövyttäviä väliaineita vastaan, esimerkiksi zirkoniumkeramiikkaa voidaan käyttää pitkään myös vahvoissa happoympäristöissä.
Eristys ja dielektrisyys: Alumiinioksidi, alumiininitridi jne. ovat korkealaatuisia eristysmateriaaleja, joita käytetään yleisesti elektroniikkasubstraateissa ja pakkausteollisuudessa.
Kevyt: Vain 1/3–1/2 metallin tiheydestä, mikä vähentää laitteen painoa ja parantaa energiatehokkuutta.
Koostumuksen ja käytön mukaan teollisuuskeramiikat jaetaan seuraaviin kategorioihin:
1. Oksidikeramiikat
Alumiinioksidi-keramiikat (Al₂O₃):
Yleisin teollisuuskeramiikka, Al₂O₃-pitoisuus vaihtelee 75–99,9 %:n välillä, korkea kovuus ja hyvä eristys, käytetään mekaanisissa tiivisteissä, elektroniikkasubstraateissa, työkaluissa jne.
Circoniumoksidi-keramiikat (ZrO₂):
Korkea sitkeys (2–3 kertaa korkeampi murtumissitkeys kuin alumiinioksidi), kulumisvastoinen, käytetään hammasproteeseissa, laakereissa, matkapuhelinkansilevyissä.
Beriliumoksidi-keramiikat (BeO):
Korkea lämmönjohtavuus, käytetään korkean tehon elektroniikkalaitteiden jäähdytyksessä, mutta on huomioitava myrkyllisyys.
2. Ei-oksidiserametit
Piikarbidi-ceramit (SiC):
Korkean lämpötilan kestävyys ja voimakas lämpöshokin kestävyys, käytetään korkean lämpötilan uunien vuorauksessa ja puolijohdeteollisuuden laitteissa.
Piinitridi-ceramit (Si₃N₄):
Sisältää sekä korkean lujuuden että lämpöshokin kestävyyden, käytetään turbiiniroottoreissa, laakerikuulissa.
Alumiininitridi-ceramit (AlN):
Korkean lämmönjohtavuuden ja eristysominaisuuksien ansiosta se on valittu materiaali LED-alustoille ja integroiduille piiripakkauksiin.
3. Teollisuusceramien ydinkäyttöalueet
Teollisuuskeramiikalla voi olla mekaanisia, lämpöisiä, kemiallisia ja muita tehtäviä sovelluksissa. Korkean lämpötilan kestävyyden, korroosion kestävyyden, kulumisvastuksen, eroosiota kestävyyden ja muiden etujen vuoksi teollisuuskeramiikka voi korvata metallimateriaaleja ja orgaanisia polymeerimateriaaleja raskaita työolosuhteita varten, ja siitä on tullut välttämätön materiaali perinteisen teollisuuden uudistamiseen, uusiin teollisuudenaloihin ja korkeaan teknologiaan, ja sillä on laaja sovellusala energiassa, ilmailussa ja avaruusteknologiassa, koneistossa, autoissa, elektroniikassa, kemiallisissa ja muissa sovelluksissa.
Näillä teollisuuskeramiikoilla on omat vahvuutensa ja niitä käytetään laajasti, kuten kovia ja kulumisessa kestäviä keramiikkoja käytetään mekaanisten osien, tiivisteiden, leikkaustyökalujen ja muiden materiaalien valmistukseen, kulumisessa kestäviä, lujuudeltaan korkeita ja taipuisia keramiikkoja käytetään kulumisessa kestäviin, kevyisiin osiin, lämmönkestäviin ja lämmöneristysosia, höyryturbiinilapeja, mäntäpäitä jne., sekä korrosionkestäviä ja kemiallisesti stabiileja keramiikkoja, joita voidaan käyttää biologisia entsyymejä vastaan, valmistettaessa metallien sulattamiseen käytettäviä krusibleita, lämmönvaihtimia, biologisia materiaaleja jne. Eri tyyppisiä rakennemateriaaleja valmistetaan käyttämällä keramiikkoja, jotka sieppaavat ja absorboivat neutroneita. Nämä sovellukset ovat vain muutamia teollisuuskeramiikoiden sovelluksista, ja teollisuuskeramiikkojen käyttöalueet ovat hyvin laajat.
Koska teollisuuskeramiikka on 2000-luvun ylellisen valmistuksen keskeinen materiaali, sen suorituskyvyn läpimurto edistää innovaatiota energian, lääketieteen, puolijohde- ja muiden alojen alalla. Valmistusteknologian kehittymisen ja monitieteisen tutkimuksen syvenemisen myötä teollisuuskeramiikka vapauttaa suurempaa potentiaalia äärimmäisten ympäristöjen sovelluksissa, miniatyyrideviceseissa ja muilla aloilla, josta tulee keskeinen tekijä hiilineutraaliudessa ja teollisuuden uudistumisessa.
EN
