Keramické platne z oxidu hlinitého majú nasledujúce vynikajúce vlastnosti:
1. Mechanické vlastnosti
- Vysoká tvrdosť: Tvrdosť keramickej platne Al2O3 je druhá iba po niekoľkých superpevných materiáloch, ako je diamant, s Mohsovou tvrdosťou približne 9. Preto má vynikajúcu odolnosť voči opotrebovaniu a dobre sa osvedčuje v aplikáciách vyžadujúcich odolnosť proti treniu a opotrebeniu. Napríklad pri použití ako opotrebovateľná súčasť v oblasti strojného spracovania dokáže dlhodobo udržať dobrý povrchový stav a nie je ľahko poškrabaná alebo opotrebená.
- Vysoká pevnosť: Tlaková pevnosť hliníkovo-keramických dosiek je relatívne vysoká, čo im umožňuje odolávať významným tlakovým zaťaženiam. Môžu sa používať v aplikáciách, ako sú konštrukčné prvky vystavené vysokému tlaku, čím zabezpečujú stabilitu konštrukcie pri zaťažení. Súčasne aj ich ohybová pevnosť spĺňa požiadavky mnohých prevádzkových podmienok a je malá pravdepodobnosť, že dôjde k ohybovému deformovaniu alebo dokonca zlomeniu.
2. Tepelné vlastnosti
- Odolnosť voči vysokým teplotám: Materiál môže stabilne pracovať v prostredí s veľmi vysokou teplotou, vo všeobecnosti odoláva teplotám až do 1600 °C alebo ešte vyšším. Preto sa často používa pri obkladoch vysokotepelných pecí, vysokotepelných potrubí a iných priemyselných prostrediach s vysokou teplotou. Za vysokých teplôt si zachováva celistvosť štruktúry aj stabilitu vlastností.
- Vysoká tepelná vodivosť: Má relatívne dobrú schopnosť viesť teplo a môže rýchlo prenášať teplo, čo mu poskytuje výhodu v aplikáciách súvisiacich s odvádzaním tepla, napríklad v chladičoch elektronických zariadení, kde pomáha včas odvádzať teplo a predchádza degradácii výkonu alebo poškodeniu zariadenia prehriatím.
- Dobrá tepelná stabilita: Pri náhlych zmenách teploty nie sú hliníkové keramické dosky náchylné na tepelné napätie, ako je praskanie, čo znamená, že majú dobrú odolnosť voči tepelnému šoku. To im umožňuje prispôsobiť sa pracovným podmienkam s častými zmenami teploty.
3. Elektrické vlastnosti
- Dobrá tepelná izolácia: Je to vynikajúci elektrický izolačný materiál s extrémne vysokou rezistivitou, ktorý účinne zabraňuje prechodu prúdu. V oblasti elektroniky a elektrických spotrebičov sa často používa na výrobu izolačných komponentov, ako sú izolačné tesnenia pre vysokonapäťové elektrické zariadenia, čím zabezpečuje bezpečné používanie elektrických zariadení a predchádza elektrickým poruchám, ako je napríklad únik prúdu.
4. Chemické vlastnosti
- Vysoká chemická stabilita: Odoláva voči kyselinám a zásadám a vykazuje vynikajúcu odolnosť voči väčšine chemických reagencií. V chemickom a farmaceutickom priemysle dokáže dlhodobo udržať svoje vlastnosti a štruktúru, aj keď je v kontakte s rôznymi chemickými látkami, a môže byť použitý ako korózne odolná nádoba, potrubia alebo iné komponenty.
-
Hlavné použitie hliníkových keramických dosiek: Na základe vyššie uvedených vlastností sa oxidovo-ceramické dosky široko používajú v rôznych oblastiach, ako sú priemysel, elektronika a zdravotníctvo. Typické aplikácie sú nasledovné:
1. Priemyselná oblasť odolná voči opotrebovaniu
- Baníctvo/stavebné materiály: Používa sa ako výstelka pre drviče, vnútorné výstelky prepravných rúr a mlynové gule v guľatých mlynoch, čím zníži opotrebenie zariadení spôsobené rudou a cementovými časticami a predĺži životnosť zariadení 3 až 5-krát.
- Mechanické spracovanie: Ako odolné vložky pre vodidlá obrábacích strojov a nástrojové hlavy (v kombinácii s kovovým podkladom) zvyšuje presnosť rezu a trvanlivosť nástrojov.
- Nové energie: Počas procesu spekania katódových materiálov lítiových batérií slúži ako vnútorná výstelka pecí a palivné tanieriky, odoláva vysokým teplotám a erózii prášku a zabraňuje kontaminácii nečistotami.
2. Oblasť elektroniky a elektrotechniky
- Výkonová elektronika: Ako izolačný substrát pre moduly IGBT a tyristory sa vyznačuje vysokou izoláciou aj tepelnou vodivosťou (čo pomáha pri odvode tepla) a nahradzuje tradičné keramické materiály na báze dusitanu hliníka (za nižších nákladov).
- Elektronické komponenty: Používa sa na keramické kôše kondenzátorov a základy pre balenie integrovaných obvodov, pričom využíva svoju chemickú stabilitu na izoláciu voči vlhkosti a nečistotám, čím zabezpečuje dlhodobú spoľahlivosť komponentov.
- Vysokonapäťové zariadenia: Ako vysokonapäťové izolátory a súčasti oblúkových hasiacich komôr vákuových prepínačov vydržia napätie vyššie ako 10 kV a vo vlhkých prostrediach nestrácajú izolačné vlastnosti.
3. Vysoké teploty a korózne prostredia
- Metalurgia: Ako vnútorné obloženie mediálnych platní v kokile strojov na spojité liatie ocele a ako žiaruvzdorné tehly v peciach na tavbu neželezných kovov odoláva vysokoteplotnému účinku a erozii roztaveného ocele/roztaveného hliníka.
- Chemický priemysel: Používa sa ako vnútorné obloženie reakčných nádob a nosičov katalyzátorov. Je stabilný v prostredí silných kyselín (ako sú sírová kyselina, dusičná kyselina) a silných zásad (ako je hydroxid sodný) a nevstupuje do chemických reakcií s reaktantmi.
- Ochrana životného prostredia: Ako vnútorné obloženie komína spaľovní odpadu a protikorózna vrstva odsiarkovacích veží odoláva teplotám 800–1000 °C a korózii spôsobenej dymovým plynom obsahujúcim síru.
4. Lekársky a presný priemysel
- Lekársky prístroje: Používajú sa na výrobu umelých kĺbov (napr. obloženia bedrových kĺbov) a abutmentov pre zubné implantáty. Vďaka svojej biokompatibilite (nezabudzujú toxické alebo odmietacie reakcie) a odolnosti voči opotrebeniu dosahujú životnosť 15–20 rokov.
- Presná merania: Ako základ kalibračných blokov a kalibračných meradiel zabezpečuje jeho nízky koeficient tepelného rozťažnosti chybu rozmerné presnosti ≤0,001 mm pri zmene teploty, čo spĺňa požiadavky merania na úrovni mikrometra.
Tabuľka parameterov produktu
| Hlavná chemická zložka |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| Hustota hromadného tovaru |
|
g/cm³ |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| Maximálna prevádzková teplota |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400 °C |
| Vodná absorpcia |
|
% |
0 |
0 |
< 0,2 |
| Ohybná pevnosť |
20°C |
MPa (psi x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| Súčiniteľ tepelného rozťažnosti |
25 - 1000°C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| Súčiniteľ tepelnej vodivosti |
20°C |
W/m·K |
16 |
30.0 |
18 |



