Debido a su excelente resistencia mecánica, excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, buena resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión,cerámica de alúminaOcupan una posición crucial e irremplazable en la industria moderna. Este artículo realiza un análisis profundo de la principal materia prima que determina el rendimiento de la cerámica de alúmina (alúmina industrial), abarcando su clasificación, características y procesos de preparación. Partiendo de los puntos débiles de la aplicación en la fabricación de alta gama y combinando escenarios de aplicación específicos, revela los impactos clave de la pureza de la materia prima, el tamaño de partícula y el rendimiento del proceso en el rendimiento del producto final. Además, desarrolla sistemáticamente una serie de soluciones, que abarcan desde la purificación de la materia prima y la regulación microestructural hasta las tecnologías avanzadas de sinterización, y presenta un resumen y una perspectiva sobre las futuras tendencias de desarrollo de...cerámica de alúminamaterias primas.
Cerámica de alúmina; Principales materias primas; Alúmina industrial; Pureza; Tamaño de partícula; Aditivos de sinterización; Regulación del rendimiento
Edición precisa de 'genes' cerámicos desde la materia prima hasta la estructura
Para abordar sistemáticamente los problemas mencionados, debemos volver a los fundamentos de las materias primas. Mediante métodos de control multidimensionales y refinados, podemos lograr una remodelación a nivel genético de las propiedades de...cerámica de alúmina.
1. Selección y clasificación de materias primas: construyendo las bases del rendimiento
La alúmina industrial (Al₂O3) no es una sustancia única, sino una familia estrictamente clasificada según su pureza:
● Tipo de uso general (por ejemplo, 95 %, 99 % Al₂O₃): adecuado para escenarios con requisitos de bajo rendimiento, como materiales refractarios y componentes estructurales generales.
● Tipo de alta pureza (como 99,5 %, 99,7 % Al₂O3): con un contenido de impurezas de metales alcalinos extremadamente bajo, es la materia prima principal para la fabricación de cerámicas electrónicas de alto rendimiento, cerámicas transparentes y bujías.
● Tipo de pureza ultra alta (99,9 % y superior): se utiliza principalmente en campos como semiconductores, láseres y óptica de alta gama, con requisitos de pureza que alcanzan el nivel de ppm o incluso ppb.
En función de los requisitos de rendimiento de los productos terminales, coincida con precisión el nivel de pureza de las materias primas y elimine los riesgos de rendimiento causados por las impurezas de la fuente.
2. Control preciso del tamaño y la morfología de las partículas: conformación de microestructuras ideales
El tamaño de partícula, la distribución y la morfología de las materias primas determinan directamente la actividad de sinterización y la microestructura de la cerámica final:
● Tamaño de partícula ultrafino y distribución estrecha: Mediante tecnologías avanzadas de molienda y clasificación, como la molienda por chorro y la molienda con arena, el polvo de alúmina se procesa a escala submicrónica o incluso nanométrica, con una distribución de tamaño de partícula estrictamente controlada. Las partículas ultrafinas y uniformes presentan una mayor superficie específica y una mayor fuerza impulsora de sinterización, lo que facilita la sinterización a baja temperatura y alta densidad, y permite la producción de cerámica de alto rendimiento con granos finos y una estructura uniforme.
● Tratamiento de esferoidización: Las partículas casi esféricas tienen mejor llenado y fluidez, lo que no solo mejora la uniformidad de los cuerpos verdes prensados en seco, sino que también promueve los procesos de transferencia de material y densificación durante la sinterización.
3. Composición científica de aditivos de sinterización: guía para la navegación inteligente de la sinterización
Para reducir la temperatura de sinterización, inhibir el crecimiento anormal de granos, purificar los límites de grano o dotar de funciones específicas, generalmente se introduce una pequeña cantidad (0,5%–5%) de coadyuvantes de sinterización:
● MgO: un aditivo clásico que inhibe eficazmente el crecimiento anormal de los granos de alúmina y promueve la homogeneización de la microestructura. Es clave para la preparación de cerámicas transparentes y de alta resistencia.
● SiO₂, CaO, MgO, etc.: Al formar una fase líquida instantánea, promueven en gran medida la migración del material y logran una alta densificación a baja temperatura, pero se debe prestar atención al impacto de los residuos de la fase líquida en el rendimiento a alta temperatura.
● Óxidos de tierras raras (Y₂O3, La₂O3, etc.): pueden difuminar los límites de grano, eliminar las impurezas de los límites de grano, mejorar significativamente la resistencia a la fluencia a alta temperatura y la confiabilidad del servicio a largo plazo de la cerámica.
4. Optimización colaborativa de los procesos de moldeo y sinterización
Incluso si las materias primas son perfectas, es necesario combinar procesos avanzados de moldeo y sinterización para liberar plenamente su potencial:
● Conformado por presión isostática: proporciona presión de conformado isotrópica para obtener cuerpos cerámicos de alta densidad y libres de defectos.
● Sinterización por prensado en caliente y sinterización por prensado isostático en caliente: bajo el efecto sinérgico de la temperatura y la presión, los poros internos del material se eliminan casi por completo y se preparan productos cerámicos de alúmina con una densidad superior al 99,99 % y un rendimiento que se acerca al límite teórico.