В чем разница между 95 керамикой и 99 керамикой в глиноземной керамике

---

Керамика на основе оксида алюминия (Al ₂ O3 керамика), как высокопроизводительный керамический материал, широко используется в области электроники, машиностроения, химического машиностроения и высокотемпературной техники. Среди них 95 фарфор и 99 фарфор - два типичных типа глиноземистой керамики, а цифры в их названиях означают массовое процентное содержание глинозема (Al ₂ O3). Несмотря на то, что оба вида в основном состоят из глинозема, разница в чистоте приводит к значительным различиям в характеристиках, технологиях и применении.

Состав и микроструктура
Содержание глинозема
95 фарфора: Содержание Al ₂ O3 составляет около 95%, а остальные 5% - это в основном примеси, такие как диоксид кремния (SiO ₂), оксид кальция (CaO), оксид магния (MgO) и др.
99 фарфоровых изделий: Содержание Al ₂ O ∝ ≥ 99%, с чрезвычайно низким содержанием примесей (обычно 1%).
99 фарфора: При высокой чистоте, развитие зерен происходит более полно во время спекания, образуя плотную α - Al ₂ O Ⅲ поликристаллическую структуру, а пористость может быть до 0,1% или меньше. Плотная структура наделяет его превосходными механическими свойствами и термической стабильностью.

Сравнение производительности
Показатели эффективности: 95 фарфор, 99 фарфор
Прочность на изгиб 250~350 МПа 400~600 МПа
Твердость (твердость по Моосу) 9 9,5
Хорошая износостойкость, отлично подходит для общих условий работы, пригоден для работы в условиях повышенного износа
Теплопроводность 15~25 Вт/(м - K) 30~40 Вт/(м - K)
Электроизоляция с объемным удельным сопротивлением более 10 Ω- см и объемным удельным сопротивлением более 10 Ω- см
Коррозионная стойкость: Стойкость к кислотам/щелочам, но легко разъедается сильными кислотами практически без реакции, устойчив к сильным кислотам/щелочам
Максимальная рабочая температура 1400~1500 ℃ 1600~1700 ℃
От прозрачного до непрозрачного, очень прозрачного (особенно тонкие части)

Анализ ключевых различий:
Механические свойства: Фарфор 99 имеет плотную структуру, значительно улучшенную прочность и твердость, более высокую сопротивляемость ползучести, что делает его пригодным для высокоточной обработки.
Тепловые характеристики: Высокая чистота уменьшает влияние примесей на теплопроводность, 99 керамика имеет более высокую теплопроводность, подходит для устройств рассеивания тепла; низкий коэффициент теплового расширения (около 7 × 10 -⁶/℃) делает его более устойчивым к тепловому удару.
Электрические характеристики: 99-керамика обладает повышенной электроизоляцией и подходит для высоковольтной изоляции, например, вакуумных электронных устройств.

Различия в производственных процессах
обработка материалов
95 фарфор: используется глиноземный порошок промышленного класса, который имеет более низкую стоимость, но содержит больше примесей.
99 фарфор: Необходим высокочистый порошок оксида алюминия (например, метод химического осаждения или метод золь-гель), а стоимость сырья относительно высока.
Формование и спекание
95 фарфор: Часто формируется методом сухого прессования, при температуре спекания около 1500-1600 ℃. Для повышения плотности необходимо добавлять вспомогательные вещества для спекания, такие как SiO ₂ и MgO.
99 фарфор: Он должен быть сформирован путем изостатического прессования или горячего спекания, а температура спекания может превышать 1700 ℃. Он полагается на активность высокочистого ультратонкого порошка для достижения плотности и уменьшения использования добавок, чтобы избежать загрязнения окружающей среды.
Последующая обработка
95 фарфор: может быть обработан обычным шлифованием, но склонен к пористости.
99 фарфор: требует точной обработки алмазными шлифовальными инструментами, что приводит к повышенной хрупкости материала и сложности обработки.

Область применения
Поле 95 Типичные области применения керамики 99 Типичные области применения керамики
Электронная промышленность обычные подложки, высокочастотные изоляторы для упаковочных материалов, подложки для полупроводниковых пластин
Механические уплотнения для обычных насосов, кольца механических уплотнений для реакторов высокого давления и уплотнения для вакуумного оборудования
Износостойкие компоненты, такие как футеровка песчаных мельниц, высокоскоростные подшипники для форсунок и керамические лезвия для режущих инструментов
Оптика и освещение отражатель база лазерная трубка, натриевая лампа высокого давления прозрачная керамическая трубка
Высокотемпературная инженерная промышленная печь огнеупорного материала термопары защитной трубки, высокотемпературный тигель
Биомедицинские искусственные суставы (частично), высокоточные биосенсоры, зубные протезы

Стоимость и экономика
95 фарфора: Благодаря простоте процесса, дешевому сырью и низкой стоимости, он подходит для крупномасштабных применений или сценариев с низкими требованиями к производительности.
99 фарфоровых изделий: Высокочистое сырье, сложные процессы и низкий выход продукции обуславливают его высокую цену, и он используется в основном в таких высокотехнологичных областях, как аэрокосмическая промышленность и производство полупроводников.

С развитием материаловедения постепенно совершенствуется технология получения 99-фарфора (например, спекание нанопорошка, искровое плазменное спекание), и ожидается, что стоимость будет снижаться. Между тем, оптимизируя формулу (например, добавляя нитрид кремния и карбид кремния), 95-фарфор может улучшить свои характеристики и расширить область применения. Эти два вида продукции будут долгое время сосуществовать на различных сегментах рынка, удовлетворяя разноуровневые потребности.

Основное различие между 95-фарфором и 99-фарфором заключается в чистоте и микроструктуре глинозема, которые напрямую определяют различия в производительности. При выборе необходимо взвесить стоимость, условия эксплуатации и требования к надежности:
Приоритет 95 фарфора: чувствительность к стоимости, средние эксплуатационные требования (например, общие износостойкие детали, электронные подложки).
Приоритет отдается 99 фарфору: экстремальные среды (высокая температура, сильная коррозия), высокоточная обработка или высокие требования к надежности (например, полупроводники, лазерные устройства).

Глубокое понимание характеристик обоих материалов позволяет более точно подобрать материалы и инженерные требования, добиваясь максимальной экономической эффективности.