Płyty ceramiczne z glinianku cechują się wieloma doskonałymi właściwościami:
1. Właściwości mechaniczne
- Wysoka twardość: Twardość płyty ceramicznej Al2O3 jest drugą pod względem wartości po kilku materiałach nadzwyczaj twardych, takich jak diament, i wynosi około 9 w skali Mohsa. Dlatego charakteryzuje się doskonałą odpornością na zużycie i dobrze sprawdza się w aplikacjach wymagających odporności na tarcie i ścieranie. Na przykład, gdy jest stosowana jako element odporny na zużycie w dziedzinie obróbki mechanicznej, może przez długi czas zachować dobry stan powierzchni i nie jest łatwo zadrapać ani zużyć.
- Wysoka wytrzymałość: Wytrzymałość na ściskanie płyt tlenkowych aluminiowych jest stosunkowo wysoka, umożliwiają one wytrzymywanie znacznych obciążeń ciśnieniowych. Mogą być stosowane w zastosowaniach takich jak elementy konstrukcyjne przenoszące duże obciążenia, zapewniając stabilność konstrukcji pod wpływem naprężeń. Jednocześnie ich wytrzymałość na zginanie również spełnia wymagania wielu warunków pracy i ma niewielkie prawdopodobieństwo ulegania odkształceniom zginanym czy nawet pękaniu.
2. Właściwości termiczne
- Odporność na wysoką temperaturę: Może pracować stabilnie w bardzo wysokich temperaturach, ogólnie wytrzymując temperatury do 1600°C lub nawet wyższe. Dlatego często stosuje się go w wyłożeniach pieców wysokotemperaturowych, rurociągach wysokotemperaturowych oraz innych przemysłowych środowiskach wysokotemperaturowych. W warunkach wysokiej temperatury nadal może zachować integralność struktury i stabilność właściwości.
- Wysoka przewodność cieplna: Posiada stosunkowo dobrą zdolność do przewodzenia ciepła i może szybko przenosić ciepło, co daje mu przewagę w zastosowaniach związanych z odprowadzaniem ciepła, takich jak radiatorów dla urządzeń elektronicznych, pomagając na czasowo odprowadzać ciepło i unikając degradacji wydajności lub uszkodzenia sprzętu spowodowanych przegrzaniem.
- Dobra stabilność termiczna: W warunkach nagłych zmian temperatury płyty ceramiczne z tlenku glinu nie są narażone na uszkodzenia spowodowane naprężeniami termicznymi, takimi jak pęknięcia, co oznacza ich dobrą odporność na szoki termiczne. Umożliwia to ich dostosowanie do pracy w środowiskach o częstych zmianach temperatury.
3. Właściwości elektryczne
- Dobra izolacja: Jest to doskonały materiał izolacyjny o bardzo wysokiej rezystywności, który skutecznie może blokować prąd. W dziedzinie elektroniki i sprzętu elektrycznego jest często stosowany do wyrobu elementów izolacyjnych, takich jak uszczelki izolacyjne do urządzeń wysokonapięciowych, zapewniając bezpieczne użytkowanie sprzętu elektrycznego i zapobiegając uszkodzeniom elektrycznym, takim jak przecieki.
4. Właściwości chemiczne
- Silna stabilność chemiczna: Odporny na korozję kwasami i zasadami, wykazuje doskonałą odporność na większość odczynników chemicznych. W przemyśle chemicznym i farmaceutycznym nawet w kontakcie z różnymi substancjami chemicznymi może przez długi czas zachowywać swoje właściwości i strukturę bez uszkodzeń, może być stosowany jako pojemniki odporne na korozję, wyłożenia rur oraz inne komponenty.
-
Główne zastosowania płyt ceramicznych z tlenku glinu: Ze względu na powyższe właściwości, płyty ceramiczne z tlenku glinu są szeroko stosowane w wielu dziedzinach, takich jak przemysł, elektronika i ochrona zdrowia. Typowe zastosowania są następujące:
1. Przemysłowe pole odporności na zużycie
- Górnictwo/materiały budowlane: Stosowane jako wkłady do kruszył, wewnętrzne obłożenia rur transportowych oraz media mielące w młynach kulowych, zmniejszając zużycie wywołane przez cząstki rudy i cementu, wydłużając żywotność urządzeń od 3 do 5 razy.
- Obróbka mechaniczna: Jako listwy antyzużyciowe do prowadnic obrabiarek i głowic narzędzi (w połączeniu z podłożem metalowym), zwiększają dokładność cięcia i trwałość narzędzi.
- Nowe źródła energii: W procesie spiekania materiałów katodowych baterii litowych służy jako wewnętrzne obłożenie pieca oraz taca spiekowa, odporna na wysokie temperatury i erozję proszków, zapobiegając zanieczyszczeniu przez zanieczyszczenia.
2. Dziedzina elektroniki i elektrotechniki
- Elektronika mocy: Jako podłoże izolacyjne w modułach IGBT i tyrystorach charakteryzuje się zarówno wysoką izolacyjnością, jak i przewodnością cieplną (pomaga w odprowadzaniu ciepła), zastępując tradycyjne ceramiki azotku glinu (przy niższych kosztach).
- Komponenty elektroniczne: Stosowane w obudowach kondensatorów ceramicznych oraz podstawkach do pakowania układów scalonych, wykorzystuje się ich stabilność chemiczną do izolowania wilgoci i zanieczyszczeń, zapewniając długotrwałą niezawodność komponentów.
- Sprzęt wysokiego napięcia: Jako izolatory wysokiego napięcia i elementy komór gaszących łuk w przełącznikach próżniowych wytrzymują napięcia powyżej 10 kV i nie tracą właściwości izolacyjnych w wilgotnych środowiskach.
3. Wysokie temperatury i środowiska agresywne chemicznie
- Metalurgia: Jako wewnętrzna wykładzina płyt miedzianych w formach maszyn do ciągłego odlewu stali oraz cegły ogniotrwałe w piecach do topienia metali nieżelaznych, odporna na erozję i ścieranie przez ciekłe stopy żelaza/ciekłe aluminium w wysokich temperaturach.
- Przemysł chemiczny: stosowany jako wewnętrzna wyściółka naczyń reakcyjnych i nośników katalizatorów. Pozostaje stabilny w środowiskach silnych kwasów (takich jak kwas siarkowy, kwas azotowy) i silnych zasad (takich jak wodorotlenek sodu) oraz nie wchodzi w reakcje chemiczne z substratami.
- Ochrona środowiska: jako wewnętrzna wyściółka przewodów spalinowych w spalarniach odpadów i warstwa antykorozyjna wież odsiarczania, wytrzymuje temperatury od 800 do 1000°C oraz korozję spowodowaną gazami spalinowymi zawierającymi siarkę.
4. Dziedziny medyczne i precyzyjne
- Urządzenia medyczne: stosowane do produkcji sztucznych stawów (np. wkładek stawu biodrowego) oraz trzonów implantów dentystycznych. Dzięki biokompatybilności (brak toksyczności i reakcji odrzucenia) oraz odporności na zużycie, ich żywotność może wynosić 15–20 lat.
- Pomiar precyzyjny: Jako podstawa bloków odniesienia i wzorców kalibracyjnych niski współczynnik rozszerzalności zapewnia, że błąd dokładności wymiarowej jest ≤0,001 mm przy zmianie temperatury, spełniając wymagania pomiarowe na poziomie mikrometra.
Tabela parametrów produktu
| Główny skład chemiczny |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| Gęstość objętościowa |
|
g/cm3 |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| Maksymalna temperatura użytkowania |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400°C |
| Wchłanianie wody |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| Wytrzymałość na zginanie |
20°C |
MPa (psi x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej |
25 - 1000°C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| Współczynnik przewodzenia ciepła |
20°C |
W/m·k |
16 |
30.0 |
18 |



