Đặc tính chính của gốm Alumina
Tính hữu ích của alumina đến từ tập hợp các đặc tính cân bằng của nó:
1. Độ cứng cao: Nó rất cứng và chống mài mòn, khiến nó trở nên tuyệt vời cho các ứng dụng liên quan đến mài mòn. Nó đứng thứ 9 trên thang độ cứng khoáng sản Mohs (ngay dưới kim cương, là 10).
2. Cách điện tuyệt vời: Nó có điện trở suất rất cao, ngay cả ở nhiệt độ cao. Đây là lĩnh vực ứng dụng chính của nó.
3. Điểm nóng chảy cao: Nó có thể chịu được nhiệt độ rất cao (lên tới ~1750°C hoặc 3180°F), khiến nó phù hợp với môi trường nhiệt độ cao.
4. Độ bền cơ học tốt: Nó có cường độ nén tốt, nghĩa là nó có thể chịu được tải nặng mà không bị biến dạng.
5. Độ trơ hóa học: Nó có khả năng chống ăn mòn cao bởi nhiều loại axit, kiềm và các hóa chất khắc nghiệt khác.
6. Hiệu quả về chi phí: So với các loại gốm sứ tiên tiến khác như zirconia hoặc silicon nitride, alumina thường sản xuất ít tốn kém hơn, điều này góp phần vào việc sử dụng rộng rãi.
Điểm yếu tương đối của nó (đối với bối cảnh):
# Độ bền gãy xương thấp hơn: So với zirconia, alumina giòn hơn. Nó rất chắc chắn, nhưng một tác động mạnh hoặc một lỗ hổng nghiêm trọng có thể khiến nó dễ bị nứt hơn so với zirconia được gia cường biến hình.
Gốm Alumina được sản xuất như thế nào?
Về nguyên tắc, quy trình sản xuất tương tự như các loại gốm sứ tiên tiến khác, chẳng hạn như cacbua silic thiêu kết mà chúng ta đã thảo luận:
1. Nguyên liệu thô: Quá trình bắt đầu với bột nhôm oxit (Al₂O₃) mịn, tinh khiết. Mức độ tinh khiết là yếu tố chính quyết định các tính chất cuối cùng.
2. Tạo hình (Shaping): Bột được trộn với chất kết dính và được xử lý thành thể "xanh" (không nung) bằng các kỹ thuật như:
* Ép khô: Dành cho các hình dạng đơn giản như gạch, chất nền và vòng đệm.
* Đùn: Đối với các hình dạng dài, liên tục như ống hoặc thanh.
* Ép phun: Đối với các hình dạng phức tạp, phức tạp.
* Ép đẳng tĩnh: Áp dụng áp suất bằng nhau từ mọi phía để có mật độ đồng đều hơn.
3. Thiêu kết: Phần “xanh” được nung trong lò nung nhiệt độ cao ở nhiệt độ từ 1.500°C đến 1.800°C (2.730°F - 3.270°F). Trong quá trình thiêu kết, các hạt bột khuếch tán và liên kết với nhau ở ranh giới của chúng, co lại đáng kể và tạo thành một loại gốm đa tinh thể rắn chắc, dày đặc.
Ứng dụng của gốm Alumina
Đặc tính của nó làm cho nó không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp:
# Điện tử & Điện: Lĩnh vực ứng dụng số 1.
* Chất nền cho các mạch điện tử (bảng màu xanh bên trong máy tính của bạn).
* Cách điện cho bugi, thiết bị điện áp cao và đường dây truyền tải điện.
* Vỏ cho cảm biến và gói điện tử.
# Linh kiện mài mòn công nghiệp:
* Phớt bơm và vòng bi phải chịu được chất lỏng mài mòn.
* Khuôn kéo dây và thanh dẫn hướng dệt.
* Lớp lót chống mài mòn cho đường ống và thiết bị.
# Thuộc về y học:
* Bi khớp hông giả và miếng lót ổ răng (mặc dù zirconia cũng rất phổ biến).
* Niềng răng và cấy ghép implant.
* Dụng cụ phẫu thuật có tính trơ và khả năng khử trùng.
# Công nghiệp hóa chất & chế biến:
* Ống, nồi nấu kim loại và lớp lót để xử lý các hóa chất ăn mòn và kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao.
#Hàng tiêu dùng:
* Lưỡi kéo ở các salon tóc cao cấp.
* Ngói làm áo giáp chống đạn (dạng composite).
* Phương tiện nghiền để nghiền và phân tán.
So sánh với Zirconia và Silicon Carbide
Để đặt nó trong bối cảnh với đồ gốm mà chúng ta đã thảo luận:
# so với Zirconia: Alumina cứng hơn và chịu mài mòn tốt hơn nhưng kém bền hơn (giòn hơn). Zirconia là sự lựa chọn cho các ứng dụng có tác động cao, trong khi alumina vượt trội về khả năng mài mòn thuần túy. Alumina cũng là chất cách điện tốt hơn và thường rẻ hơn.
# so với Silicon Carbide: Alumina có độ dẫn nhiệt thấp hơn và nhiệt độ sử dụng tối đa thấp hơn SiC. SiC tốt hơn cho các ứng dụng có nhiệt độ cực cao như các bộ phận lò nung hoặc vòi phun tên lửa. Tuy nhiên, alumina dễ sản xuất hơn ở những hình dạng phức tạp và là chất cách điện vượt trội.
Tóm lại, gốm alumina là nền tảng linh hoạt, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí của gốm sứ tiên tiến. Mặc dù nó có thể không phải là sản phẩm tốt nhất tuyệt đối trong bất kỳ danh mục nào (ngoại trừ cách điện), nhưng hiệu suất toàn diện tuyệt vời của nó khiến nó trở thành lựa chọn đầu tiên cho nhiều ứng dụng công nghiệp và tiêu dùng đáng kinh ngạc.
Có thể bạn thích: Gốm Zirconia,Gốm Silicon Nitride
