แผ่นเซรามิกอลูมินามีคุณสมบัติพิเศษหลายประการดังต่อไปนี้:
1. คุณสมบัติทางกล
- ความแข็งสูง: แผ่นเซรามิก Al2O3 มีความแข็งเป็นอันดับสองรองจากวัสดุซูเปอร์ฮาร์ดเพียงไม่กี่ชนิด เช่น เพชร โดยมีความแข็งแบบโมห์สอยู่ที่ประมาณ 9 ดังนั้น จึงมีความสามารถในการต้านทานการสึกหรอได้ดีเยี่ยม และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในบางสถานการณ์การใช้งานที่ต้องการความต้านทานต่อแรงเสียดสีและการสึกหรอ ตัวอย่างเช่น เมื่อนำไปใช้เป็นชิ้นส่วนที่ต้องทนต่อการสึกหรอในงานแปรรูปเครื่องจักร สามารถคงสภาพผิวได้ดีเป็นเวลานาน และไม่ถลอกหรือสึกหรอได้ง่าย
- ความแข็งแรงสูง: แผ่นเซรามิกอลูมินา มีความต้านทานแรงอัดค่อนข้างสูง สามารถรองรับแรงกดที่มีน้ำหนักมากได้ จึงสามารถใช้งานในชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องรับแรงกดหนัก เพื่อให้มั่นใจถึงความมั่นคงของโครงสร้างภายใต้แรงกระทำ นอกจากนี้ ความต้านทานแรงดัดของวัสดุยังสามารถตอบสนองความต้องการของสภาพการทำงานหลายประเภท และมีแนวโน้มน้อยมากที่จะเกิดการโก่งตัวหรือแตกหัก
2. คุณสมบัติทางความร้อน
- ทนต่ออุณหภูมิสูง: วัสดุสามารถทำงานได้อย่างมั่นคงในสภาวะอุณหภูมิสูง โดยทั่วไปสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 1600℃ หรือแม้แต่สูงกว่านั้น จึงมักถูกใช้ในผนังเตาเผาอุณหภูมิสูง ท่อสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิสูง และสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่มีอุณหภูมิสูง แม้อยู่ในสภาวะอุณหภูมิสูง วัสดุก็ยังสามารถรักษารูปทรงโครงสร้างและความเสถียรของสมรรถนะไว้ได้
- การนำความร้อนได้ดี: มีความสามารถในการนำความร้อนที่ค่อนข้างดี และสามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้มีข้อได้เปรียบในสถานการณ์การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการระบายความร้อน เช่น แผ่นระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ช่วยระบายความร้อนได้ทันท่วงที และหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพหรือความเสียหายของอุปกรณ์เนื่องจากความร้อนสะสม
- มีความเสถียรทางความร้อนที่ดี: เมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน แผ่นเซรามิกอลูมินาไม่ค่อยเกิดความเสียหายจากแรงดันความร้อน เช่น การแตกร้าว ซึ่งหมายความว่ามีความต้านทานต่อการกระแทกจากความร้อนได้ดี สิ่งนี้ทำให้สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบ่อยครั้งได้
3.คุณสมบัติทางไฟฟ้า
- ฉนวนกันความร้อนดี: เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติยอดเยี่ยมด้วยค่าความต้านทานเชิงไฟฟ้าสูงมาก สามารถป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในวงการอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องใช้ไฟฟ้า มักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนฉนวนต่างๆ เช่น แผ่นรองฉนวนสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยในการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้า และป้องกันข้อผิดพลาดทางไฟฟ้า เช่น การรั่วของกระแสไฟฟ้า
4. คุณสมบัติทางเคมี
- มีเสถียรภาพทางเคมีสูง: ทนต่อการกัดกร่อนจากกรดและด่าง และมีความทนทานต่อสารเคมีส่วนใหญ่ได้อย่างดีเยี่ยม ในอุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม แม้สัมผัสกับสารเคมีหลายชนิด ก็ยังคงรักษารูปร่างสมบัติและการทำงานไว้ได้นานโดยไม่เกิดความเสียหาย จึงสามารถนำไปใช้ทำภาชนะทนต่อการกัดกร่อน แผ่นบุท่อ และชิ้นส่วนอื่นๆ
-
การใช้งานหลักของแผ่นเซรามิกอลูมินา: จากคุณสมบัติข้างต้น แผ่นเซรามิกอลูมินาได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรม อิเล็กทรอนิกส์ และการดูแลรักษาทางการแพทย์ แอปพลิเคชันทั่วไปมีดังนี้:
1. ด้านอุตสาหกรรมที่ต้องทนต่อการสึกหรอ
- การขุดเจาะ/วัสดุก่อสร้าง: ใช้สำหรับซับในเครื่องบด ซับในท่อลำเลียง และสื่อกลึงในเครื่องโม่ลูกเหล็ก ช่วยลดการสึกหรอของอุปกรณ์จากอนุภาคแร่และปูนซีเมนต์ และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้ 3 ถึง 5 เท่า
- การประมวลผลเชิงกล: ในฐานะแถบที่ทนต่อการสึกหรอสำหรับรางนำเครื่องจักรและหัวเครื่องมือ (ใช้ร่วมกับพื้นผิวโลหะ) เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการตัดและความทนทานของเครื่องมือ
- พลังงานใหม่: ระหว่างกระบวนการเผาเซ็ตวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียม ทำหน้าที่เป็นซับในเตาเผาและถาดเผา สามารถต้านทานอุณหภูมิสูงและการกัดกร่อนของผงได้ รวมทั้งป้องกันการปนเปื้อนจากสิ่งเจือปน
2. ด้านอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า
- อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: ในฐานะวัสดุฉนวนสำหรับโมดูล IGBT และไทริสเตอร์ ซึ่งมีทั้งคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าสูงและนำความร้อนได้ดี (ช่วยในการระบายความร้อน) โดยแทนที่เซรามิกไนไตรด์อลูมิเนียมแบบดั้งเดิม (มีต้นทุนต่ำกว่า)
- ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์: ใช้สำหรับเปลือกของตัวเก็บประจุเซรามิก และฐานบรรจุวงจรรวม ซึ่งอาศัยความเสถียรทางเคมีเพื่อกันความชื้นและสิ่งปนเปื้อน ทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาวของชิ้นส่วน
- อุปกรณ์แรงดันสูง: ในฐานะฉนวนแรงดันสูงและส่วนประกอบของห้องดับอาร์กในสวิตช์สุญญากาศ สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 10 กิโลโวลต์ และไม่ลดประสิทธิภาพการเป็นฉนวนในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น
3. สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและกัดกร่อน
- อุตสาหกรรมโลหะวิทยา: ในฐานะแผ่นรองภายในของแผ่นทองแดงในแม่พิมพ์เครื่องหล่อเหล็กต่อเนื่อง และอิฐทนไฟในเตาหลอมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก สามารถต้านทานการกัดกร่อนและการกระแทกจากเหล็กลวม/อลูมิเนียมหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูง
- อุตสาหกรรมเคมี: ใช้เป็นชั้นบุภายในของถังปฏิกิริยาและตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งยังคงมีความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีกรดเข้มข้น (เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก) และด่างเข้มข้น (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) และไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับสารตั้งต้น
- สิ่งแวดล้อม: ใช้เป็นชั้นบุภายในของปล่องควันเตาเผาขยะ และชั้นป้องกันการกัดกร่อนในหอควบคุมการกำจัดกำมะถัน สามารถทนต่ออุณหภูมิสูง 800-1000℃ และการกัดกร่อนจากก๊าซควันที่มีสารประกอบกำมะถันได้
4. ด้านการแพทย์และด้านความแม่นยำสูง
- อุปกรณ์ทางการแพทย์: ใช้ในการผลิตข้อต่อเทียม (เช่น กระดองข้อสะโพก) และฐานรากสำหรับการฝังฟัน โดยอาศัยคุณสมบัติด้านความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (ไม่เป็นพิษและไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาการต่อต้านจากร่างกาย) และความต้านทานการสึกหรอ ทำให้มีอายุการใช้งานได้นานถึง 15-20 ปี
- การวัดความแม่นยำ: เนื่องจากเป็นพื้นฐานของบล็อกเกจและเกจวัดค่าที่ต้องมีการปรับเทียบ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำช่วยให้มั่นใจได้ว่าความคลาดเคลื่อนของความแม่นยำด้านมิติอยู่ในระดับ ≤0.001 มม. เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการในการวัดที่ระดับไมครอน
ตารางพารามิเตอร์ผลิตภัณฑ์
| องค์ประกอบทางเคมีหลัก |
|
|
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
Al₂O₃ |
| ความหนาแน่นของสับสน |
|
g/cm³ |
3.6 |
3.89 |
3.4 |
| อุณหภูมิสูงสุดที่ใช้งานได้ |
|
|
1450°C |
1600°C |
1400°C |
| การดูดซึมน้ํา |
|
% |
0 |
0 |
< 0.2 |
| ความแข็งแรงในการดัด |
20 องศาเซลเซียส |
เมกะพาสกาล (MPa) (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว x 10³) |
358 (52) |
550 |
300 |
| สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน |
25 - 1000°C |
1×10⁻⁶/°C |
7.6 |
7.9 |
7 |
| สัมประสิทธิ์การนำความร้อน |
20 องศาเซลเซียส |
วัตต์/เมตร·เคลวิน |
16 |
30.0 |
18 |



