Alumiinioksidikeraamiset levyt omaavat seuraavia erinomaisia ominaisuuksia:
1. Mekaaniset ominaisuudet
- Korkea kovuus: Al2O3-keraamisen levyn kovuus on toiseksi suurin muutamien harvinaisen kovien materiaalien, kuten timantin, jälkeen, ja sen Mohsin kovuus on noin 9. Siksi sillä on erinomainen kulumiskestävyys, ja se toimii hyvin sovelluksissa, joissa tarvitaan kitkaa ja kulumista kestäviä komponentteja. Esimerkiksi koneenrakennusteollisuuden kulumiskestävänä osana se pystyy säilyttämään hyvän pintatilan pitkään eikä se naarmuudu tai kuluma helposti.
- Suuri lujuus: Alumina-keramiikkalevyjen puristuslujuus on suhteellisen korkea, ja ne kestävät merkittäviä paineita. Niitä voidaan käyttää raskaita kuormia kantavissa rakenteissa, kuten rakennusosissa, varmistaen rakenteen stabiiliuden jännitystilanteessa. Samalla taivutuslujuus täyttää monien käyttöolosuhteiden vaatimukset, eikä taipumis- tai murtumismuodonmuutos tapahdu helposti.
2. Lämpöominaisuudet
- Korkean lämpötilan kestävyys: Materiaali voi toimia vakaina erittäin korkeissa lämpötiloissa, yleensä jopa 1600 °C tai vielä korkeammilla lämpötiloilla. Siksi sitä käytetään usein korkealämpötilaisissa uunisovituksissa, korkealämpötilaisissa putkistoissa ja muissa korkealämpötilaisissa teollisuusympäristöissä. Korkeissa lämpötiloissa se säilyttää rakenteellisen eheytensä ja suorituskyvyn vakautta.
- Korkea lämmönjohtavuus: Se omaa suhteellisen hyvän lämmönjohtokyvyn ja pystyy siirtämään lämpöä nopeasti, mikä antaa sille etulyön lämmönhaihdutukseen liittyvissä sovelluksissa, kuten elektronisten laitteiden lämpöpattereissa, joiden avulla lämpö voidaan poistaa ajallaan ja välttää laitteiden suorituskyvyn heikkeneminen tai vaurioituminen ylikuumenemisen vuoksi.
- Hyvä lämpötilavakaus: Äkillisissä lämpötilamuutoksissa alumiinioksidikeramiikkalevyt eivät ole alttiita termiselle rasitukselle, kuten halkeamiselle, mikä tarkoittaa niiden hyvää lämpöshokkikestävyyttä. Tämä mahdollistaa niiden soveltumisen ympäristöihin, joissa lämpötila vaihtelee usein.
3. Sähköominaisuudet
- Hyvä eristys: Se on erinomainen sähköeristysmateriaali, jolla on erittäin korkea resistiivisyys, ja se voi tehokkaasti estää virran. Elektroniikassa ja sähkölaitteissa sitä käytetään usein eristyskomponenttien valmistukseen, kuten korkean jännitteen sähkölaitteiden eristysvälilevyjen valmistukseen, mikä takaa sähkölaitteiden turvallisen käytön ja estää vuotoviat.
4. Kemialliset ominaisuudet
- Vahva kemiallinen stabiilius: Se kestää happojen ja emästen aiheuttamaa syöpymistä ja sietää erittäin hyvin useimmat kemikaalit. Kemian- ja lääketeollisuudessa se pystyy ylläpitämään suorituskykyään ja rakennettaan pitkään myös erilaisten kemiallisten aineiden kanssa kosketuksissa ollessaan, eikä vahingoitu. Sitä voidaan käyttää korroosionkestäviin säiliöihin, putkien sisustuksiin ja muihin komponentteihin.
-
Alumiinioksidikermiikkalevyn pääkäyttötarkoitukset: Edellä mainittujen ominaisuuksien perusteella alumiinioksidikeraamisia levyjä on laajalti käytetty teollisuudessa, elektroniikassa ja lääketieteessä. Tyypillisiä sovelluksia ovat seuraavat:
1. Teollinen kulumiskestävä ala
- Kaivosteollisuus/rakennusmateriaalit: Sitä käytetään murskaimien sisävuorauksina, kuljetusputkien sisävuorauksina ja pallopesurien hiontimateriaalina, mikä vähentää rauta- ja sementtihiomien kulumista laitteissa ja pidentää laitteiden käyttöikää 3–5-kertaisesti.
- Koneenpito: Kulumiskestävinä nauhoina työkoneiden ohjausurissa ja työkalupäissä (yhdistettynä metallipohjaisiin alustoihin), parantaen leikkaustarkkuutta ja työkalujen kestoa.
- Uusiutuva energia: Litiumioniakkujen katodimateriaalien sintrausprosessin aikana sitä käytetään uunin sisävuorauksena ja polttolaatikkona, joka kestää korkeita lämpötiloja ja jauheen syövyttämistä sekä estää saastumista epäpuhtauksista.
2. Elektroniikan ja sähkötekniikan ala
- Tehoelektroniikka: Käytetään eristävänä alustana IGBT-moduuleissa ja thyristoreissa, sillä sillä on sekä korkea eristyskyky että lämmönjohtavuus (auttaa lämmön hajottamisessa), korvaten perinteiset alumiininitridi-keramiikat (alempiin kustannuksiin).
- Elektroniset komponentit: Käytetään keramiikkakondensaattorien koteloiden ja integroidun piirin pakkausjalustojen valmistuksessa, hyödyntäen sen kemiallista stabiiliutta kosteuden ja epäpuhtauksien eristämiseksi, mikä takaa komponenttien pitkän aikavälin luotettavuuden.
- Korkeajännitekalusto: Korkeajänniteeristeinä ja tyhjiökytkimien kaarensammutuskammion komponentteina se kestää yli 10 kV:n jännitteitä eikä sen eristysominaisuudet heikkene kosteissa olosuhteissa.
3. Korkean lämpötilan ja syövyttävien ympäristöjen sovellukset
- Metallurgia: Käytetään teräksen jatkuvavalumuotin kuparilaattojen sisäpuolen päällysteenä ja värimetallien sulatuksen tulenvästävien tiilien valmistuksessa, missä se kestää sulan teräksen/sulan alumiinin korkean lämpötilan aiheuttaman syöpymisen ja kulutuksen.
- Kemian teollisuus: Sitä käytetään reaktorien sisäpuolen päällysteenä ja katalyyttikantojina. Se säilyy stabiilina vahvoissa hapoissa (kuten rikkihappo, typpihappo) ja vahvoissa emäksissä (kuten natriumhydroksidi) ilman, että se reagoi reagenssien kanssa.
- Ympäristönsuojelu: Jätteenpolttimoiden savukanavien sisäpuolen päällysteenä ja rikkidioksidin poistotornien korroosionestokerroksena se kestää 800–1000 °C:n lämpötiloja ja rikkipitoisen savukaasun aiheuttamaa korroosiota.
4. Lääketieteelliset ja tarkkuuskentät
- Lääkintälaitteet: Niistä valmistetaan keinoniveliä (kuten lonkkalevyjä) ja hammasimplanttien vastakappaleita. Hyödyntämällä niiden biologista yhteensopivuutta (myrkyttömyys ja hylkimisreaktion puute) ja kulumiskestävyyttä, niiden käyttöikä voi olla 15–20 vuotta.
- Tarkkuusmittaus: Mittauslohkojen ja kalibrointimittausten perustana sen alhainen lämpölaajenemiskerroin takaa, että mittatarkkuusvirhe on ≤0,001 mm lämpötilan muuttuessa, täyttäen mikrometrin tason mittausvaatimukset.
Tuotetiedot-taulukko
| Pääasiallinen kemiallinen ainesosa |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| Ruudullinen tiheys |
|
g/cm³ |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| Maksimikäyttölämpötila |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400 °C |
| Vesimahdollisuus |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| Taivutusvoima |
20°C |
MPa (psi x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| Lämpölaajenemiskerroin |
25 - 1000 °C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| Lämmönjohtavuuskerroin |
20°C |
W/m·k |
16 |
30.0 |
18 |



