アルミナセラミックプレートは、以下に示す多くの優れた特性を持っています:
1. 機械的特性
- 高硬度:Al2O3セラミックプレートの硬度はダイヤモンドなどの数少ない超硬材料に次ぐもので、モース硬度は約9です。したがって、優れた耐摩耗性を有しており、摩擦や摩耗に耐えることが求められる用途において良好な性能を発揮します。例えば、機械加工分野における耐摩耗部品として使用される場合、長期間にわたり良好な表面状態を維持でき、傷つきにくく、摩耗しにくいです。
- 高強度:アルミナセラミックシートの圧縮強度は比較的高く、大きな圧力負荷に耐えることができます。そのため、重い荷重を受ける構造部品などの用途に使用でき、応力下での構造の安定性を確保できます。また、曲げ強度も多くの使用条件を満たすことができ、曲げ変形や破断が起こりにくいです。
2. 熱的特性
- 耐高温性:非常に高温の環境下でも安定して動作可能で、通常1600℃、あるいはそれ以上の温度に耐えることができます。このため、高温炉の内張り材、高温パイプラインなど、高温工業環境でよく使用されます。高温条件下でも、その構造的完全性と性能の安定性を維持できます。
- 高い熱伝導性:比較的良好な熱伝導能力を持ち、熱を迅速に伝達できるため、電子機器のヒートシンクなど放熱関連の用途において優位性があります。これにより、過熱による性能低下や装置の損傷を防ぐために、適時に熱を逃がすことが可能になります。
- 良好な耐熱安定性:急激な温度変化が加わっても、アルミナセラミックシートは割れなどの熱応力損傷を受けにくく、優れた耐熱衝撃性(サーマルショック抵抗)を有しています。この特性により、温度変化の頻繁に起こる作業環境にも適応できます。
3.電気的特性
- 優れた絶縁性:非常に高い体積抵抗を持つ優れた電気絶縁材料であり、電流を効果的に遮断できます。電子機器や電気機器の分野では、高圧電気設備用の絶縁ガスケットなどの絶縁部品の製造に頻繁に使用され、電気設備の安全な使用を確保し、漏電などの電気故障を防ぎます。
4. 化学的性質
- 優れた化学的安定性:酸およびアルカリの腐食に耐えられ、ほとんどの化学薬品に対して優れた耐性を持っています。化学工業および製薬業界において、さまざまな化学物質と接触しても長期間にわたりその性能と構造を維持でき、損傷を受けにくいため、耐腐食性容器、配管ライニングなどの部品として使用できます。
-
アルミナセラミックシートの主な用途: 上記の特性に基づき、アルミナセラミックシートは産業、電子、医療など多くの分野で広く使用されています。主な用途は以下の通りです:
1.工業用耐摩耗分野
- 鉱山/建材:粉砕機のライナー、搬送パイプの内張り、ボールミル内の研磨媒体として使用され、鉱石やセメント粒子による設備の摩耗を低減し、装置の寿命を3~5倍に延ばします。
- 機械加工:工作機械のガイドウェイや工具ヘッド(金属基板と組み合わせて)の耐摩耗ストリップとして使用され、切削精度と工具の耐久性を向上させます。
- 新エネルギー:リチウム電池正極材料の焼結プロセスにおいて、窯の内張りや焼成トレイとして使用され、高温および粉末の侵食に耐え、不純物による汚染を防止します。
2.電子・電気工学分野
- パワーエレクトロニクス:IGBTモジュールやサイリスタの絶縁基板として使用され、高い絶縁性と熱伝導性(放熱を支援)を兼ね備えており、従来のアルミナ系セラミックスに代わる低コストな選択肢となっています。
- 電子部品:セラミックコンデンサの外装や集積回路パッケージのベースに使用され、その化学的安定性を活かして湿気や不純物から部品を隔離し、長期間にわたる信頼性を確保します。
- 高電圧機器:高電圧絶縁体や真空開閉器のアーク消弧室の構成部品として、10kV以上の高電圧に耐え、湿潤環境下でも絶縁性能が低下しません。
3. 高温および腐食性環境
- 冶金:製鋼連続鋳造機の金型内における銅プレートの内張り材や非鉄金属溶錬炉の耐火れんがとして、溶融鋼/溶融アルミニウムによる高温での浸食および洗浄作用に耐えます。
- 化学産業:反応槽の内張りや触媒担体として使用される。硫酸、硝酸などの強酸や水酸化ナトリウムなどの強アルカリ環境下でも安定しており、反応物と化学反応を起こさない。
- 環境保護:ごみ焼却炉の煙道内張りや脱硫塔の防腐層として使用され、800~1000℃の高温および硫黄含有排ガスによる腐食に耐えることができる。
4.医療および精密分野
- 医療機器:人工関節(股関節ライニングなど)や歯科インプラントアバットメントの製造に使用される。生体適合性(無毒で拒絶反応を引き起こさない)と耐摩耗性を活かすことで、使用寿命は15~20年まで達する。
- 精密測定:ゲージブロックや較正ゲージの基準として、熱膨張係数が低いため温度変化時でも寸法精度誤差を≤0.001mmに保ち、マイクロメートルレベルの測定要求を満たします。
製品パラメータ表
| 主成分 |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| 粒度密度 |
|
g/cm3 |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| 最高使用温度 |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400°C |
| 水吸収 |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| 曲げ強度 |
20℃ |
MPa (psi x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| 熱膨張係数 |
25 - 1000°C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| 熱伝導率 |
20℃ |
ワ/m·k |
16 |
30.0 |
18 |



