Керамические пластины из оксида алюминия обладают следующими многочисленными превосходными свойствами:
1. Механические свойства
- Высокая твердость: твердость керамической пластины Al2O3 уступает лишь нескольким сверхтвердым материалам, таким как алмаз, по шкале Мооса она составляет около 9. Поэтому она обладает отличной износостойкостью и хорошо зарекомендовала себя в сценариях применения, требующих устойчивости к трению и износу. Например, при использовании в качестве износостойкого компонента в области механической обработки она может длительное время сохранять хорошее состояние поверхности и не подвержена легкому царапанию или износу.
- Высокая прочность: Прочность на сжатие листов оксида алюминия относительно высока, они способны выдерживать значительные нагрузки давлением. Их можно использовать в таких областях, как несущие конструкции, подвергающиеся большим нагрузкам, что обеспечивает устойчивость конструкции под напряжением. В то же время их прочность на изгиб также соответствует требованиям многих условий эксплуатации, и они менее склонны к изгибным деформациям или даже разрушению.
2. Тепловые свойства
- Жаропрочность: Может стабильно работать в условиях очень высоких температур, обычно выдерживая температуры до 1600 °C или даже выше. Поэтому он часто используется в футеровке высокотемпературных печей, высокотемпературных трубопроводах и других промышленных средах с высокой температурой. В условиях высокой температуры он сохраняет целостность структуры и стабильность характеристик.
- Высокая теплопроводность: обладает относительно хорошей способностью к теплопроводности и может быстро передавать тепло, что дает ему преимущество в сценариях применения, связанных с отводом тепла, например, в радиаторах электронных устройств, помогая своевременно рассеивать тепло и предотвращая снижение производительности или повреждение оборудования из-за перегрева.
- Хорошая термостабильность: при резких изменениях температуры листы из глиноземной керамики не склонны к повреждениям от термического напряжения, таким как трещины, что означает их хорошую устойчивость к термоударам. Это позволяет им адаптироваться к условиям эксплуатации с частыми колебаниями температуры.
3. Электрические свойства
- Хорошая изоляция: Это отличный электроизоляционный материал с чрезвычайно высоким удельным сопротивлением, который может эффективно блокировать ток. В области электроники и электроприборов он часто используется для изготовления изоляционных деталей, например, изоляционных прокладок для высоковольтного электротехнического оборудования, обеспечивая безопасное использование электроприборов и предотвращая электрические неисправности, такие как утечки.
4. Химические свойства
- Высокая химическая стабильность: Устойчив к коррозии под действием кислот и щелочей, обладает отличной устойчивостью к большинству химических реагентов. В химической и фармацевтической промышленности даже при контакте с различными химическими веществами может длительное время сохранять свои характеристики и структуру без повреждений, может использоваться в качестве коррозионностойких контейнеров, футеровки труб и других компонентов.
-
Основные применения керамических листов из глинозема: Благодаря вышеуказанным свойствам, керамические пластины из глинозёма получили широкое применение в различных областях, таких как промышленность, электроника и медицина. Типичные применения следующие:
1. Область промышленного износостойкого оборудования
- Добыча полезных ископаемых/строительные материалы: используется для футеровки дробилок, внутренних покрытий трубопроводов и мелющих тел в шаровых мельницах, снижает износ оборудования частицами руды и цемента и продлевает срок службы оборудования в 3–5 раз.
- Механическая обработка: в качестве износостойких накладок для направляющих станков и режущих головок (в сочетании с металлическими основами), повышает точность резания и долговечность инструмента.
- Новые источники энергии: при процессе спекания катодных материалов литиевых аккумуляторов используется в качестве внутренней облицовки печи и поддона для обжига, устойчива к высоким температурам и эрозии порошками, предотвращает загрязнение примесями.
2. Область электроники и электротехники
- Силовая электроника: в качестве изолирующей подложки для модулей IGBT и тиристоров обладает высокой изоляцией и теплопроводностью (способствует отводу тепла), заменяя традиционную керамику на основе нитрида алюминия (с более низкой стоимостью).
- Электронные компоненты: используется для корпусов керамических конденсаторов и оснований упаковки интегральных схем, используя свою химическую стабильность для защиты от влаги и загрязнений, обеспечивая долгосрочную надежность компонентов.
- Высоковольтное оборудование: в качестве высоковольтных изоляторов и компонентов дугогасительных камер вакуумных выключателей способно выдерживать напряжение выше 10 кВ и не теряет изолирующих свойств во влажной среде.
3. Высокие температуры и агрессивные среды
- Металлургия: в качестве внутренней облицовки медных плит в кристаллизаторах машин непрерывного литья стали и огнеупорных кирпичей в печах для выплавки цветных металлов устойчива к воздействию высоких температур и эрозии со стороны расплавленной стали/расплавленного алюминия.
- Химическая промышленность: используется в качестве внутреннего покрытия реакторов и носителей катализаторов. Остается стабильным в условиях сильных кислот (таких как серная кислота, азотная кислота) и сильных щелочей (таких как гидроксид натрия) и не вступает в химические реакции с реагентами.
- Охрана окружающей среды: в качестве внутреннего покрытия дымоходов мусоросжигательных заводов и антикоррозионного слоя десульфуризационных башен выдерживает температуры 800–1000 °C и коррозию со стороны газов, содержащих серу.
4. Медицинские и прецизионные области
- Медицинские устройства: используются для изготовления искусственных суставов (например, вкладышей тазобедренных суставов) и абатментов зубных имплантов. Благодаря биосовместимости (нетоксичность и отсутствие реакций отторжения) и износостойкости срок службы может достигать 15–20 лет.
- Точное измерение: как основа калибровочных плиток и калибров, низкий коэффициент расширения обеспечивает погрешность размерной точности ≤0,001 мм при изменении температуры, что соответствует требованиям измерений на уровне микрометра.
Таблица параметров продукта
| Основной химический компонент |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| Объемная плотность |
|
г/см³ |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| Максимальная температура использования |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400°C |
| Поглощение воды |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| Прочность на изгиб |
20°С |
МПа (фунт/кв. дюйм x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| Коэффициент теплового расширения |
25 - 1000°C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| Коэффициент теплопроводности |
20°С |
Вт/м·К |
16 |
30.0 |
18 |



