Structure en céramique d'oxyde d'aluminium avec un trou creux à l'autre extrémité

Céramiques d'alumine occupe une place importante dans le domaine de la fabrication de précision en raison de sa grande dureté, de sa résistance aux températures élevées, de sa résistance à la corrosion et de sa forte isolation.

Conception structurelle et avantages des matériaux

1. caractéristiques de la structure de base
   Forme du corps principal : base cylindrique, dont une extrémité est prolongée par une structure cylindrique mince (colonne prolongée), et l'autre extrémité est conçue comme un trou creux (trou borgne ou trou traversant).
   Gamme de dimensions : le diamètre couvre 1 mm à 200 mm, la longueur de la colonne d'extension peut atteindre 3 fois le diamètre de la base, et le rapport entre la profondeur du trou creux et le diamètre peut être ajusté.
   Précision de la surface : grâce à l'usinage CNC et au polissage, la rugosité de surface Ra ≤ 0,2 μ m, et l'erreur de coaxialité de la colonne d'extension ≤ 0,01mm.
2. avantages de la performance des matériaux
   Dureté élevée et résistance à l'usure : La dureté Mohs est de niveau 9, la résistance à la flexion est ≥ 350Mpa et la résistance à l'usure est plus de 10 fois supérieure à celle du métal. Il convient aux scénarios de frottement à haute fréquence.
   Résistance aux températures élevées et stabilité thermique : le point de fusion est de 2072 ℃, ce qui permet une utilisation prolongée à 1600 ℃, et le coefficient de dilatation thermique (7,2 × 10 - ⁶ / ℃) n'est que de 1/3 du métal, ce qui réduit le risque de déformation thermique.
   Résistance à la corrosion et isolation : excellente résistance aux acides, aux alcalis, aux sels et aux solvants organiques, résistivité volumique > 10 ¹⁴ Ω- cm, répondant aux exigences de l'isolation haute tension.
   Biocompatibilité : conformément à la norme de biosécurité ISO 10993, il peut être utilisé pour les implants médicaux ou les dispositifs de contact.
3. cas typiques de conception
   Cas 1 : une structure céramique d'un diamètre de 50 mm, une colonne d'extension d'une longueur de 150 mm et un trou creux d'une profondeur de 30 mm sont utilisés pour le bras de transfert de plaquettes d'un équipement de semi-conducteur afin de résoudre l'écart de positionnement des pièces métalliques dû à la dilatation thermique.
   Cas 2 : la buse en céramique d'un diamètre de 10 mm, d'une longueur de colonne d'extension de 20 mm et d'une conception de trou creux traversant est appliquée à la tête de dépôt par fusion pour l'impression 3D afin d'améliorer sa résistance aux températures élevées et ses performances anti-blocage.

Scénario d'application : résoudre les principaux problèmes de l'industrie

1. la fabrication de semi-conducteurs : transmission des plaquettes et adaptation de l'environnement sous vide
   Problème : le bras de transfert métallique est sujet à la dilatation thermique dans l'environnement plasma à haute température, ce qui entraîne une erreur de positionnement de la plaquette > 0,1 mm et une diminution du rendement.
   Solution : le coefficient de dilatation thermique des pièces structurelles en céramique est faible, et la colonne d'extension et le trou creux réalisent une transmission de déformation thermique nulle grâce à une coordination précise. Les mesures effectuées dans une usine de fabrication de plaquettes montrent que le taux de défaillance des équipements est réduit de 60% et que la précision de l'alignement des plaquettes est améliorée à ± 0,005 mm après l'utilisation de la structure.
2. domaine des nouvelles énergies : découpage des électrodes des batteries au lithium et protection de l'électrolyte
   Problème : la lame métallique s'use facilement en cas de frottement à grande vitesse, et la corrosion par l'électrolyte fait que la durée de vie du corps de la lame est inférieure à 1 000 heures.
   Solution : la colonne d'extension à structure céramique est utilisée comme arête de coupe, avec une dureté élevée et une résistance à la corrosion électrolytique, et la durée de vie est prolongée jusqu'à plus de 5 000 heures. En même temps, la conception du trou creux peut être remplie de gaz de refroidissement pour réduire la température de coupe et la bavure de l'électrode.
3. Aérospatiale : composants légers et résistants aux radiations
   Problème : le manipulateur de l'engin spatial doit fonctionner dans une plage de températures allant de -100 ℃ à 200 ℃, les pièces métalliques sont sujettes à la rupture par fatigue, et l'augmentation du poids affecte la charge utile.
   Solution : la densité des pièces structurelles en céramique ne représente qu'un tiers de celle du métal. La conception combinée d'une colonne d'extension et d'un trou creux permet d'alléger la structure. Dans le manipulateur d'échantillonnage de la sonde martienne, la structure réduit le poids total de 25% et améliore la résistance aux radiations de 3 fois.
4. instruments médicaux : composants essentiels des instruments chirurgicaux mini-invasifs
   Problème : les pinces chirurgicales traditionnelles en métal provoquent facilement une réaction de rejet chez les patients, et l'usure de la surface libère des ions métalliques après une utilisation à long terme.
   Solution : la structure en céramique présente une excellente biocompatibilité. La colonne d'extension est utilisée comme pièce de serrage de la mâchoire, et le trou creux peut être intégré à un capteur ou à un canal d'administration de médicaments. En neurochirurgie, la structure atteint une précision d'opération de l'ordre du micron et l'incidence de l'inflammation postopératoire est réduite de 80%.
5. mesures de précision : positionnement et étalonnage de haute précision
   Problème : Les pièces métalliques standard se déforment facilement sous l'effet des variations de température et d'humidité, ce qui entraîne une erreur de mesure > 0,01 mm.
   Solution : les pièces structurelles en céramique présentent une grande stabilité dimensionnelle. La colonne allongée est utilisée comme tige d'étalonnage, et le trou creux peut être incorporé dans le réflecteur laser pour obtenir un nano-positionnement. Dans l'étalonnage des instruments optiques, la structure réduit l'erreur de mesure répétée à ± 0,001 mm.

Service personnalisé : soutien à l'ensemble du processus, de la conception à la production de masse

1. l'analyse de la demande et la conception des systèmes
   Personnalisation de la structure : ajuster la longueur, le diamètre et la conicité de la colonne d'extension, ainsi que la profondeur, le diamètre et le filetage du trou creux en fonction du scénario d'application.
   Optimisation des matériaux : sélection d'alumine pure (teneur en al'o ₃ ≥ 99,7%) ou d'alumine renforcée à la zircone (ZTA) et d'autres matériaux composites pour équilibrer la dureté et la ténacité.
   Intégration de fonctions : il permet d'intégrer des électrodes métalliques, des fibres optiques ou des capteurs dans des trous creux pour réaliser des fonctions conductrices, de guidage de la lumière ou de transmission de signaux.

La structure en céramique d'oxyde d'aluminium avec une colonne étendue à une extrémité et un trou creux à l'autre extrémité résout les principaux problèmes de précision de positionnement, de résistance à la corrosion et de légèreté dans les domaines des semi-conducteurs, des nouvelles énergies et du traitement médical grâce à la combinaison de l'innovation structurelle et des avantages des matériaux. S'appuyant sur la capacité de service personnalisé, le produit peut rapidement s'adapter aux besoins de différents scénarios et devenir le support clé de la modernisation des équipements haut de gamme.

Brudeze Ceramics fournit et vend une large gamme de verre de quartz de haute qualité, y compris des céramiques d'alumine, des céramiques de zircone, des céramiques de nitrure de silicium, des céramiques de nitrure d'aluminium, des céramiques de carbure de silicium, des céramiques de carbure de bore, des biocéramiques, des céramiques usinables, etc. Nous pouvons répondre aux exigences de personnalisation de divers produits céramiques.