Spersonalizowany tygl z ceramiki Beryllia BeO, tlenek berylu

W ostatnich latach dzięki konkurencyjnym badaniom w Japonii, Stanach Zjednoczonych i Europie technologia materiałów ceramicznych szybko się rozwija. Jako nowy typ materiału konstrukcyjnego zdolnego do dostosowania się do różnych środowisk, materiały ceramiczne wkroczyły na etap praktycznego zastosowania.

Właściwości tygla z ceramiki tlenku berylu można podzielić na właściwości termiczne, elektryczne, jądrowe, mechaniczne oraz chemiczne. W przemyśle elektronicznym powszechnie stosowanymi parametrami oceny właściwości ceramiki tlenku berylu są gęstość objętościowa, szczelność, przepuszczalność dla cieczy, wytrzymałość na zginanie, odporność na szok termiczny, współczynnik rozszerzalności liniowej, przewodność cieplna, stała dielektryczna, oporność objętościowa, wytrzymałość przebiciowa oraz odporność na warunki chemiczne kwasowe i zasadowe.

Tigle z ceramiki tlenku berylu to rodzaj wysokowydajnego materiału ceramicznego konstrukcyjnego, charakteryzującego się wysoką przewodnością cieplną, wysoką temperaturą topnienia, dużą wytrzymałością, doskonałą izolacyjnością, wysoką stabilnością chemiczną i termiczną, niską stałą dielektryczną, niskimi stratami dielektrycznymi oraz dobrą adaptowalnością procesową. Są szeroko stosowane w dziedzinach takich jak specjalna metalurgia, elektronika próżniowa, technologia jądrowa, mikroelektronika oraz optoelektronika.

Właściwości termiczne tygla z ceramiki BeO: W przewodnikach przewodność cieplna jest głównie uzależniona od swobodnych elektronów.

Przewodniki zazwyczaj charakteryzują się wysoką przewodnością cieplną, ale słabo izolują.

W przypadku większości ceramik przewodność cieplna zależy głównie od drgań termicznych atomów, jonów lub cząsteczek, co skutkuje słabą przewodnością ciepła, ale dobrą izolacyjnością. Tylko materiały takie jak ceramika tlenku berylu (BeO) przekazują ciepło poprzez fony, co pozwala im łączyć wysoką przewodność cieplną z wysoką właściwością izolacyjną.

Przewodność cieplna tygla z ceramiki BeO jest najwyższa spośród wszystkich praktycznych materiałów ceramicznych i wynosi od 6 do 7 razy więcej niż gęsty Al2O3 oraz 3 razy więcej niż MgO. Dla ceramiki BeO o czystości powyżej 99% i gęstości przekraczającej 99%, przewodność cieplna w temperaturze pokojowej może osiągnąć wartość 310 W/(m·K).
Ogólnie rzecz biorąc, przewodność cieplna ceramiki BeO zależy głównie od czystości i gęstości materiału — im wyższa czystość i gęstość, tym lepsza przewodność cieplna.
W porównaniu do ceramiki glinowej tygiele z tlenku berylu mają wyższą przewodność cieplną, co pozwala skutecznie i szybko odprowadzać ciepło generowane w urządzeniach o dużej mocy. Dzięki temu urządzenia mogą wytrzymywać wyższą moc fal ciągłych, zapewniając ich stabilność i niezawodność. Dlatego też są one szeroko stosowane w szerokopasmowych elektronicznych urządzeniach próżniowych o dużej mocy, takich jak okna transmisyjne lamp bieżących, pręty nośne oraz kolektory obniżone potencjałowo.

Szerokie zastosowania tygli z tlenku berylu

Tlenek berylu (BeO) jest szeroko stosowany w dziedzinach takich jak lotnictwo, energetyka elektroniczna, optoelektronika i przemysł jądrowy. Jest szczególnie materiałem wyboru w zastosowaniach wymagających wysokiej przewodności cieplnej w urządzeniach i obwodach o dużej mocy.

Wysoka przewodność cieplna i niski współczynnik dielektryczny są głównymi powodami, dla których ceramika BeO jest szeroko stosowana w elektronice. Tygiele z ceramiki BeO są obecnie wykorzystywane w wysokowydajnych, wysokomocowych mikrofalowych obudowach, obudowach tranzystorów o wysokiej częstotliwości oraz wieloczipowych komponentach o dużej gęstości układów.

Tygiele z ceramiki BeO są również powszechnie stosowane w szerokopasmowych urządzeniach elektronicznych próżniowych o dużej mocy, takich jak okna transmisyjne energii, pręty nośne oraz elektrody kolektorów deprimowanych w lampach bieżącej fali (TWT). Niski współczynnik dielektryczny i małe stratności zapewniają doskonałe właściwości dopasowania w szerokim paśmie i pomagają jednocześnie zmniejszyć straty mocy.

Jako materiał ogniotrwały, ceramika BeO może być stosowana na pręty nośne ogniotrwałe w elementach grzejnych, osłonach ochronnych, obłożeniach pieców, tulejach termopar, katodach nadprzewodzących, podłożach grzejnych oraz powłokach.

Produkty ceramiczne BeO są również klasyfikowane jako materiały ogniotrwałe. Tygiele BeO mogą być używane do topnienia metali rzadkich i szlachetnych, szczególnie w sytuacjach wymagających wysokiej czystości metali lub stopów. Temperatura pracy tych tygli może osiągać 2000°C. Ze względu na wysoką temperaturę topnienia (około 2550°C), wysoką stabilność chemiczną (odporność na zasady), stabilność termiczną oraz czystość, ceramika BeO może być również stosowana do topnienia uranu i plutonu.

Dodatkowo, te tygile BeO zostały pomyślnie wykorzystane do produkcji próbek wzorcowych srebra, złota i platyny. Wysoka «przezroczystość» BeO dla promieniowania elektromagnetycznego pozwala na topnienie metali w tych tyglach metodą indukcyjną.

Specyfikacje techniczne