알루미나 세라믹에서 95 세라믹과 99 세라믹의 차이점은 무엇인가요?
알루미늄 산화물 세라믹 (Al ₂ O3 세라믹)은 고성능 세라믹 소재로서 전자, 기계, 화학 공학 및 고온 공학 분야에서 널리 사용됩니다. 그 중 95 포셀린과 99 포셀린은 알루미나 세라믹의 대표적인 두 가지 유형이며, 이름에 있는 숫자는 알루미나(Al ₂ O3)의 질량 백분율 함량을 나타냅니다. 둘 다 알루미나를 주성분으로 하지만 순도의 차이로 인해 성능, 공정 및 용도에 큰 차이가 있습니다.
구성 및 미세 구조
알루미나 콘텐츠
95 도자기: 이산화알루미늄(Al ₂ O3)의 함량은 약 95%이고 나머지 5%는 주로 이산화규소(SiO ₂), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 등과 같은 불순물입니다.
99 도자기: Al ₂ O ∝ 함량 ≥ 99%, 불순물 함량 매우 낮음(보통 1%).
99 포셀린: 고순도에서는 소결 중에 입자 발달이 더 완전하여 조밀한 α - Al ₂ O Ⅲ 다결정 구조를 형성하고 다공성은 0.1% 이하로 낮을 수 있습니다. 조밀한 구조는 우수한 기계적 특성과 열 안정성을 부여합니다.
성능 비교
성과 지표: 95 포셀린, 99 포셀린
굽힘 강도 250~350 MPa 400~600 MPa
경도(모스 경도) 9 9.5
내마모성이 우수하여 일반적인 작업 조건에 적합하며 마모가 심한 환경에 적합합니다.
열 전도성 15~25W/(m - K) 30~40W/(m - K)
체적 저항률이 10Ω-cm보다 큰 전기 절연체 및 체적 저항률이 10Ω-cm보다 큰 전기 절연체
내식성: 내산성/내알칼리성, 그러나 반응이 거의 없는 강산에 쉽게 부식되며, 강산/알칼리에 내성이 있습니다.
최대 작동 온도 1400~1500 ℃ 1600~1700 ℃
반투명에서 불투명, 고투명(특히 얇은 조각)
주요 차이점 분석:
기계적 특성: 99 포셀린은 구조가 치밀하고 강도와 경도가 크게 향상되었으며 내크리프성이 강해 고정밀 가공에 적합합니다.
열 성능: 고순도는 열 전도성에 대한 불순물의 방해를 줄이고 99 세라믹은 열 전도성이 높아 방열 장치에 적합하며 열팽창 계수(약 7 × 10 -⁶/℃)가 낮아 열 충격에 더 강합니다.
전기 성능: 99 세라믹은 전기 절연성이 높아 진공 전자 장치와 같은 고전압 절연 시나리오에 적합합니다.
제조 공정의 차이점
재료 처리
95 포셀린: 산업용 알루미나 파우더를 사용하여 비용은 저렴하지만 불순물이 더 많습니다.
99 도자기: 고순도 산화알루미늄 분말(화학적 침전법 또는 솔 겔법 등)이 필요하며 원료 비용이 상대적으로 높습니다.
성형 및 소결
95 도자기: 소결 온도가 약 1500~1600℃인 건식 프레스에 의해 형성되는 경우가 많습니다. 치밀화를 촉진하기 위해 SiO ₂ 및 MgO와 같은 소결 보조제를 추가해야 합니다.
99 도자기: 등방성 프레스 또는 열간 프레스 소결로 형성해야하며 소결 온도는 1700 ℃를 초과 할 수 있습니다. 고순도 초미세 분말의 활성에 의존하여 치밀화를 달성하고 오염을 피하기 위해 첨가제 사용을 줄입니다.
후속 처리
95 도자기: 일반 연마로 가공할 수 있지만 다공성이 발생하기 쉽습니다.
99 포셀린: 다이아몬드 연삭 공구로 정밀 가공해야 하므로 재료의 취성이 높아지고 가공 난이도가 높아집니다.
적용 분야
분야 95 세라믹의 일반적인 응용 분야 99 세라믹의 일반적인 응용 분야
전자 산업 일반 기판, 패키징 재료용 고주파 절연체, 반도체 웨이퍼 캐리어
일반 펌프용 메카니컬 씰, 고압 원자로용 메카니컬 씰 링 및 진공 장비 씰
샌드 밀 라이너, 노즐용 고속 베어링, 절삭 공구용 세라믹 블레이드와 같은 내마모성 구성 요소
광학 및 조명 반사판 베이스 레이저 튜브, 고압 나트륨 램프 투명 세라믹 튜브
고온 엔지니어링 산업용 용광로 내화물 열전대 보호 튜브, 고온 도가니
생체 의료용 인공 관절 (일부) 고정밀 바이오 센서, 의치
비용 및 경제성
95 도자기: 간단한 공정, 저렴한 원자재, 저렴한 비용으로 인해 대규모 애플리케이션이나 성능 요구 사항이 낮은 시나리오에 적합합니다.
99 도자기: 고순도 원료, 복잡한 공정, 낮은 수율로 인해 가격이 비싸고 주로 항공우주 및 반도체 제조와 같은 하이엔드 분야에서 사용됩니다.
재료 과학의 발전으로 99 포셀린의 제조 기술(나노 분말 소결, 스파크 플라즈마 소결 등)이 점차 성숙해지고 있으며, 비용도 절감될 것으로 예상됩니다. 한편, 95 포세린은 공식을 최적화(질화규소 및 탄화규소 첨가 등)하여 성능을 개선하고 적용 범위를 확대할 수 있습니다. 이 둘은 오랫동안 서로 다른 세분화된 시장에서 공존하며 다단계 요구를 충족시킬 것입니다.
95 포셀린과 99 포셀린의 핵심 차이점은 알루미나의 순도와 미세 구조에 있으며, 이는 성능 차이를 직접적으로 결정합니다. 선택 시 비용, 운영 조건 및 신뢰성 요구 사항을 고려해야 합니다:
95 포슬린 우선 순위 지정: 비용에 민감하고 중간 성능 요구 사항(예: 일반 내마모성 부품, 전자 기판)을 충족해야 합니다.
극한 환경(고온, 강한 부식), 고정밀 처리 또는 높은 신뢰성 요구 사항(반도체, 레이저 장치 등) 등 99가지 도자기에 우선순위가 부여됩니다.
두 가지의 특성을 깊이 이해하면 재료와 엔지니어링 요구 사항을 보다 정확하게 일치시켜 최고의 비용 효율성을 달성할 수 있습니다.