Белый корунд (α-оксид алюминия) находит широкое применение в области функциональной керамики благодаря своей высокой температуре плавления, высокой твердости, превосходной химической стабильности и изоляционным свойствам. Ниже представлен анализ его конкретных направлений применения и преимуществ:
1. Электронная керамика.
Подложки и упаковочные материалы.
Белый корунд используется для изготовления керамических подложек (например, керамики Al₂O₃ с содержанием Al₂O₃ от 96% до 99,6%) для высокочастотных электронных устройств (например, светодиодов и СВЧ-устройств). Благодаря высокой теплопроводности (около 30 Вт/м·К) и низким диэлектрическим потерям он подходит для передачи высокочастотных сигналов.
Изоляционные компоненты
Высоковольтные переключатели, изоляционные кольца для вакуумных трубок и т. д. используют его высокое удельное сопротивление (>10¹⁴ Ом·см) и дугостойкость.
Преимущества: Высокая чистота (содержание Na₂O <0,1%), что позволяет избежать ухудшения электрических характеристик, вызванного примесями.
2. Износостойкая керамика.
Механические уплотнения и подшипники.
Твердость (HV~2200) и износостойкость белой корундовой керамики делают ее пригодной для использования в суровых условиях, таких как химические насосы и высокоскоростные подшипники, а ее срок службы в 5~10 раз дольше, чем у металлических материалов.
Износостойкое покрытие
Для повышения износостойкости на поверхность металла методом плазменного напыления наносится белый корундовый порошок.
Преимущества: Коррозионная стойкость (стойкость к кислотам и щелочам) лучше, чем у карбида кремния и нитрида кремния.
3. Высокотемпературная керамика.
Защитная трубка термопары и футеровка печи.
Белый корунд может выдерживать температуру 1800 ℃ в течение длительного времени (2000 ℃ в течение короткого времени) и используется для защиты элементов измерения температуры высокотемпературных печей или футеровки печей спекания.
Огнеупорные материалы
В качестве добавки для повышения термостойкости и прочности других огнеупорных материалов.
Преимущества: Низкий коэффициент теплового расширения (8×10⁻⁶/℃) и хорошая стойкость к тепловым ударам.
4. Биокерамика
Дентальные и ортопедические имплантаты
Высокочистый белый корунд (например, 99,5% Al₂O₃) используется для искусственных суставов и дентальных имплантатов, обладает превосходной биосовместимостью и не вызывает отторжения.
Преимущества: высокая чистота поверхности (Ra<0,02мкм), снижение повреждения тканей от трения.
5. Оптическая и прозрачная керамика.
Натриевые лампы высокого давления.
Прозрачная алюмооксидная керамика (коэффициент пропускания >95%) используется для сверхяркого освещения и устойчива к высокотемпературной коррозии под воздействием паров натрия.
Материалы для лазерных окон
Белая корундовая керамика обладает хорошей светопропускаемостью в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.
Ключевые процессы: для получения высокой плотности требуются ультрадисперсные порошки (размер частиц <0,1 мкм) и вакуумное спекание.
6. Керамика датчика
Матрица датчика газа/влажности
Пористая белая корундовая керамика используется в качестве носителей для загрузки чувствительных материалов (таких как ZnO, SnO₂), используя преимущества их стабильности и высокой удельной площади поверхности.
Преимущества: Химическая инертность, отсутствие реакции между матрицей и чувствительными материалами.
7. Другие функциональные применения
Носитель катализатора
Пористый Al₂O₃ с высокой удельной площадью поверхности используется для очистки выхлопных газов автомобилей (например, в качестве трехкомпонентного катализатора).
Защитный материал для атомной промышленности
Поглощает нейтронное излучение и устойчив к высокотемпературному облучению.
Ключевые моменты процесса
Приготовление порошка: Необходимо контролировать превращение кристалла α-Al₂O₃ (обычно получаемого прокалкой гидроксида алюминия или сульфата алюминия).
Спекающая добавка: добавьте MgO (0,1%~0,5%) для подавления аномального роста зерен и повышения плотности.
Технология формования: сухое прессование, изостатическое прессование или литье под давлением, выбирается в зависимости от сложности детали.