Qu'est-ce que la céramique d'alumine ?

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Les céramiques d'oxyde d'aluminium, également connues sous le nom d'oxyde d'aluminium (Al ₂ O ∝), sont des matériaux inorganiques non métalliques à haute performance qui appartiennent à la catégorie des céramiques d'oxyde industrielles. Il se distingue des autres matériaux céramiques par sa très grande dureté, sa conductivité thermique élevée, son excellente résistance mécanique et sa bonne résistance à la corrosion, devenant ainsi l'un des matériaux céramiques les plus utilisés dans les environnements structurels, d'usure et corrosifs.

1、 Définition et composition de base
La céramique d'oxyde d'aluminium est un matériau céramique dont le cristal principal est α - Al ₂ O3 et dont la teneur en Al ₂ O3 est généralement comprise entre 75% et 99,99%. En fonction de la teneur en Al ₂ O3 des ingrédients, les céramiques d'alumine peuvent être classées en différentes catégories, telles que les "céramiques 75" (teneur en Al ₂ O3 d'environ 75%), "85 (teneur en Al ₂ O3 d'environ 85%), 95 (teneur en Al ₂ O3 d'environ 95%), 99 (teneur en Al ₂ O3 d'environ 99%), etc. Dans l'industrie, l'alumine est généralement préparée à partir de bauxite (Al ₂ O ∝- 3H ₂ O) et de boehmite. Pour l'alumine dont les exigences de pureté sont faibles, elle peut être préparée par des méthodes chimiques.

2、 Processus de préparation
Le processus de préparation des céramiques d'alumine est varié et comprend principalement le pressage à sec, le moulage par injection, la coulée en gel, etc.
Pressage à sec : Il s'agit d'une méthode conventionnelle de préparation des céramiques d'alumine. Le processus commence par le mélange et le broyage des matières premières, suivis du moulage par compression de poudres fines à l'aide d'équipements de pressage à sec, puis de la production de produits finis par frittage à haute température. Les céramiques d'alumine produites par cette méthode présentent une densité et une dureté élevées, mais leur coût est relativement élevé et le produit fini est sujet à des problèmes de fissuration ou de déformation.
Moulage par injection : également connu sous le nom de moulage par compression, ce procédé consiste à mélanger de la poudre de céramique d'alumine à du plastique, à utiliser une machine de moulage par injection pour le traitement à chaud et le moulage, puis à appliquer un frittage à haute température. Ce procédé permet de façonner des structures plus complexes et de produire moins de fissures au cours de la phase de moulage, mais le coût d'exploitation des machines de moulage par injection est élevé et des impuretés peuvent être introduites au cours du processus de mélange du plastique.
Coulée de gel : Il s'agit d'une méthode de préparation des céramiques d'alumine basée sur une réaction chimique en phase liquide. Elle prépare d'abord un sol d'alumine, puis le solidifie et le façonne dans un moule, et enfin obtient des céramiques d'alumine par frittage à haute température. Les céramiques d'alumine produites par cette méthode ont non seulement une densité et une pureté élevées, mais aussi d'excellentes propriétés mécaniques et une bonne résistance à la corrosion. Toutefois, le cycle de préparation est long et le coût de l'équipement nécessaire est élevé.

3、 Caractéristiques de performance
Dureté élevée et résistance à l'usure : Les céramiques d'alumine ont une dureté extrêmement élevée et ne peuvent être traitées que par meulage au diamant. Elle présente une résistance à l'usure extrêmement forte et peut conserver sa structure originale même après une usure mécanique, ce qui la rend plus dure que les outils en acier et en carbure de tungstène.
Stabilité à haute température : Les céramiques d'alumine peuvent être utilisées dans des environnements atmosphériques jusqu'à 1650 degrés Celsius et dans des environnements sous vide jusqu'à 2000 degrés Celsius. À 1 000 degrés Celsius, elle peut encore conserver 50% de sa résistance à la traction à température ambiante, et sa résistance reste inchangée après le retour à la température normale.
Résistance à la corrosion : Les céramiques d'alumine résistent à la corrosion des acides et des bases à des températures élevées, ainsi qu'à l'érosion de divers acides forts, bases et solvants organiques, notamment les acides forts tels que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, ainsi que les bases fortes telles que l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium. Il présente également une bonne résistance à la corrosion aux solvants organiques tels que les alcools, les cétones et les éthers.
Isolation : Les céramiques d'alumine ont une résistivité électrique élevée et peuvent résister à de faibles chocs thermiques. Grâce à ses propriétés diélectriques, elle est devenue un bon matériau isolant, et le courant ne peut pas passer à travers elle.
Autres propriétés : Les céramiques d'alumine présentent également une bonne étanchéité à l'air, une faible densité (qui augmente avec le volume) et d'autres caractéristiques.

4、 Champs d'application
Les céramiques d'alumine ont été largement utilisées dans divers domaines industriels en raison de leurs propriétés uniques.
Fabrication mécanique : utilisée pour fabriquer des composants mécaniques de précision tels que des roulements en céramique, des glissières en céramique, etc. et des moules de haute précision et résistants à l'usure, tels que des moules d'emboutissage, des moules d'injection, etc.
Système chimique : utilisé comme divers récipients de réaction et pipelines, composants de pompes chimiques, etc., pour résister à la corrosion et à l'usure.
Industrie électronique : Grâce à ses propriétés d'isolation à haute température, il est utilisé comme manchon de thermocouple et tube de protection, douille de substrat de four électrique intégré solide, coquille, cadre en porcelaine, etc.
Aérospatiale : utilisée pour produire des composants à haute température et des couches résistantes à la chaleur, garantissant la sécurité du vol des avions.
Autres domaines : matériaux réfractaires et tubes de four à haute température dans l'industrie métallurgique, articulations humaines dans l'industrie médicale et de la santé, etc.

La céramique d'alumine est un matériau céramique de haute performance qui présente une dureté extrêmement élevée, une excellente résistance mécanique, une bonne résistance à la corrosion et des propriétés d'isolation.