คุณสมบัติที่สำคัญของอลูมินาเซรามิก
ประโยชน์ของอลูมินามาจากชุดคุณสมบัติที่สมดุล:
1. ความแข็งสูง: มีความแข็งมากและทนต่อการสึกหรอ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการเสียดสี มันอยู่ในอันดับที่ 9 ในระดับ Mohs ของความแข็งของแร่ (ต่ำกว่าเพชรซึ่งก็คือ 10)
2. ฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม: มีความต้านทานไฟฟ้าสูงมากแม้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น นี่คือขอบเขตการใช้งานหลัก
3. จุดหลอมเหลวสูง: สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงมาก (สูงถึง ~ 1750°C หรือ 3180°F) ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
4. ความแข็งแรงทางกลที่ดี: มีกำลังรับแรงอัดที่ดีทำให้สามารถรองรับน้ำหนักได้มากโดยไม่เสียรูป
5. ความเฉื่อยของสารเคมี: มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงจากกรด ด่าง และสารเคมีรุนแรงอื่นๆ
6. คุ้มค่า: เมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกขั้นสูงอื่นๆ เช่น เซอร์โคเนียหรือซิลิคอนไนไตรด์ โดยทั่วไปอลูมินาจะมีราคาถูกกว่าในการผลิต ซึ่งมีส่วนทำให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย
จุดอ่อนสัมพัทธ์ (สำหรับบริบท):
# ความเหนียวแตกหักที่ต่ำกว่า: เมื่อเปรียบเทียบกับเซอร์โคเนีย อลูมินาจะเปราะมากกว่า มีความแข็งแกร่ง แต่การกระแทกอย่างแหลมคมหรือข้อบกพร่องร้ายแรงสามารถทำให้เกิดการแตกร้าวได้ง่ายกว่าเซอร์โคเนียที่ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลง
อลูมินาเซรามิกผลิตขึ้นมาได้อย่างไร?
กระบวนการผลิตมีความคล้ายคลึงในหลักการกับเซรามิกขั้นสูงอื่นๆ เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกที่เรากล่าวถึง:
1. วัตถุดิบ: กระบวนการเริ่มต้นด้วยผงอลูมิเนียมออกไซด์ละเอียดและบริสุทธิ์ (Al₂O₃) ระดับความบริสุทธิ์เป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาคุณสมบัติขั้นสุดท้าย
2. การขึ้นรูป (การปรับรูปร่าง): ผงผสมกับสารยึดเกาะและแปรรูปเป็นเนื้อ "สีเขียว" (ไม่มีการเผา) โดยใช้เทคนิค เช่น:
* การรีดแบบแห้ง: สำหรับรูปทรงเรียบง่าย เช่น กระเบื้อง วัสดุพิมพ์ และแหวนรอง
* การอัดขึ้นรูป: สำหรับรูปทรงที่ยาวและต่อเนื่องเช่นท่อหรือแท่ง
* การฉีดขึ้นรูป: สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนและซับซ้อน
* การกดแบบ Isostatic: ใช้แรงกดเท่ากันจากทุกด้านเพื่อความหนาแน่นที่สม่ำเสมอมากขึ้น
3. การเผาผนึก: ส่วน "สีเขียว" จะถูกเผาในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงที่อุณหภูมิระหว่าง 1,500°C ถึง 1,800°C (2,730°F - 3,270°F) ในระหว่างการเผาผนึก อนุภาคผงจะกระจายและเกาะติดกันตามขอบเขต หดตัวลงอย่างมากและก่อตัวเป็นเซรามิกโพลีคริสตัลไลน์แข็งที่มีความหนาแน่นสูง
การใช้อลูมินาเซรามิค
คุณสมบัติทำให้ขาดไม่ได้ในหลายอุตสาหกรรม:
# อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า: พื้นที่ใช้งานอันดับ 1
* พื้นผิว สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (กระดานสีเขียวภายในคอมพิวเตอร์ของคุณ)
* ฉนวน สำหรับหัวเทียน อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง และสายส่งไฟฟ้า
* ตัวเรือน สำหรับเซ็นเซอร์และบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
# ส่วนประกอบสึกหรอทางอุตสาหกรรม:
* ซีลปั๊มและแบริ่ง ที่ต้องต้านทานของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
* ดายวาดลวด และไกด์สิ่งทอ
* วัสดุบุผิวที่ทนต่อการขัดถู สำหรับท่อและอุปกรณ์
# ทางการแพทย์:
* ลูกข้อสะโพกเทียม และปลอกสวมเบ้า (แม้ว่าเซอร์โคเนียก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน)
* เหล็กจัดฟัน และรากฟันเทียม
* เครื่องมือผ่าตัด เพื่อความเฉื่อยและความสามารถในการฆ่าเชื้อ
# อุตสาหกรรมเคมีและกระบวนการ:
* ท่อ ถ้วยใส่ตัวอย่าง และ วัสดุบุผิว สำหรับการจัดการสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและโลหะหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง
# สินค้าอุปโภคบริโภค:
* ใบมีดกรรไกร ในร้านทำผมระดับไฮเอนด์
* กระเบื้อง เกราะกันกระสุน (ในรูปแบบคอมโพสิต)
* สื่อบด สำหรับการบดและกระจาย
เปรียบเทียบกับเซอร์โคเนียและซิลิคอนคาร์ไบด์
เพื่อให้สอดคล้องกับบริบทของเซรามิกที่เราได้พูดคุยกัน:
# เทียบกับเซอร์โคเนีย: อลูมินามีความแข็งกว่าและทนทานต่อการสึกหรอมากกว่า แต่มีความทนทานน้อยกว่า (เปราะมากกว่า) Zirconia เป็นตัวเลือกสำหรับการใช้งานที่รับแรงกระแทกสูง ในขณะที่อลูมินามีความเป็นเลิศในการเสียดสีล้วนๆ อลูมินายังเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีกว่าและราคาถูกกว่าโดยทั่วไป
# เทียบกับซิลิคอนคาร์ไบด์: อลูมินามีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าและอุณหภูมิการใช้งานสูงสุดต่ำกว่า SiC SiC ดีกว่าสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงมาก เช่น ชิ้นส่วนเตาเผาหรือหัวฉีดจรวด อย่างไรก็ตาม อลูมินาสามารถผลิตได้ง่ายกว่าในรูปทรงที่ซับซ้อนและเป็นฉนวนไฟฟ้าที่เหนือกว่า
โดยสรุป อลูมินาเซรามิกเป็นรากฐานที่สำคัญของเซรามิกขั้นสูงที่มีความอเนกประสงค์ เชื่อถือได้ และคุ้มค่า แม้ว่ามันอาจจะไม่ได้ดีที่สุดอย่างแน่นอนในหมวดหมู่เดียวใดๆ (ยกเว้นฉนวนไฟฟ้า) แต่ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมรอบด้านทำให้เป็นตัวเลือกแรกสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและผู้บริโภคที่หลากหลาย
คุณอาจชอบ: เซรามิกเซอร์โคเนีย, เซรามิกไนไตรด์ซิลิคอน
