A utilização da cerâmica de alumina é muito vasta. Como cerâmica industrial de precisão, apresenta uma série de vantagens em termos de desempenho. Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, a cerâmica de alumina tem sido amplamente utilizada em vários domínios, como a indústria química, o fabrico de máquinas e a biomedicina, e com a melhoria do desempenho, a sua gama de aplicações tem-se expandido gradualmente. A investigação sobre as propriedades da alumina é utilizada nas actividades de produção de muitas indústrias. Ambas têm grande significado prático.

1. Elevada resistência mecânica

A resistência à flexão dos produtos sinterizados de porcelana de alumina pode atingir 250MPa, e os produtos prensados a quente podem atingir 500MPa. Quanto mais puro for o componente de alumina, maior será a resistência. A resistência pode ser mantida até 900°C a altas temperaturas, como mostra a figura abaixo. Utilizando a resistência mecânica da porcelana de alumina, esta pode ser transformada em porcelana para dispositivos e outros componentes mecânicos. A dureza de Mohs da cerâmica de alumina pode atingir 9, além de ter uma excelente resistência ao desgaste, pelo que é amplamente utilizada no fabrico de facas, válvulas esféricas, mós, pregos de cerâmica, rolamentos, etc., entre os quais as facas de cerâmica de alumina e as válvulas industriais são utilizadas mais amplamente.

2. Alta resistividade e bom desempenho de isolamento elétrico

A resistividade à temperatura ambiente é de 1015Ω-cm, e a resistência do isolamento é de 15kV/mm. Utilizando o seu isolamento e resistência, pode ser transformado em substratos, tomadas, velas de ignição e invólucros de circuitos.

3. Elevada dureza

A dureza de Mohs de 9, associada a uma excelente resistência ao desgaste, faz com que seja amplamente utilizada no fabrico de ferramentas, mós, abrasivos, matrizes de desenho, matrizes de extrusão, rolamentos, etc. Quando se utilizam fresas de cerâmica de alumina para processar motores de automóveis e peças de aviões, é possível obter uma elevada precisão a altas velocidades de corte.

4. Elevado ponto de fusão, anti-corrosão

Com um ponto de fusão de 2050°C, tem boa resistência à erosão de metais fundidos, como Be, Sr, Ni, Al, V, Ta, Mn, Fe e Co. Também possui alta resistência à erosão por NaOH, vidro e escória. Não interage com Si, P, Sb, Bi numa atmosfera inerte. Por conseguinte, pode ser utilizado como material refratário, tubo de forno, cadinho de vidro, esfera oca, fibra, cobertura protetora de termopar, etc.

5. Excelente estabilidade química

Muitos sulfuretos complexos, fosforetos, arsenietos, cloretos, nitretos, brometos, iodetos, óxidos e ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico e ácido fluorídrico não interagem com a alumina. Por conseguinte, a alumina pode ser transformada em metal puro e em cadinhos de crescimento de cristal único, articulações humanas, ossos artificiais, etc.

6. Caraterísticas ópticas

Pode ser transformado em materiais transmissores de luz (porcelana de alumina transparente) para fabricar lâmpadas de vapor de sódio, carenagens de micro-ondas, janelas de infravermelhos, elementos de oscilação laser, etc.

7. Condutividade iónica

Utilizado como material de célula solar e material de bateria.

As principais aplicações das cerâmicas de alumina

1. Aspectos mecânicos

As fresas de cerâmica de alumina são amplamente utilizadas no corte de materiais duros, no corte de aço a alta velocidade, no corte a ultra-alta velocidade e noutros processos difíceis devido à sua elevada dureza, fortes propriedades mecânicas a alta temperatura, boa resistência ao desgaste, boa estabilidade química e não são fáceis de unir aos metais. Corte de materiais. A velocidade de corte ideal das ferramentas de cerâmica de alumina é superior à das ferramentas comuns de metal duro, o que pode melhorar muito a eficiência de corte de diferentes materiais.

①Cortador de cerâmica de alumina pura

As ferramentas de cerâmica de alumina pura referem-se a cerâmicas de alumina de elevada pureza que contêm apenas uma pequena quantidade de outros óxidos, e a pureza da alumina é superior a 99%. Nas cerâmicas de alumina pura, a zircónia pode ser adicionada como um auxiliar de sinterização para melhorar a sua resistência à fratura. Na preparação de ferramentas cerâmicas, é realizado um controlo eficaz da pureza original e da dimensão do grão, e são adicionados outros componentes para formar duas fases ou existir sob a forma de solução sólida na matriz de cerâmicas compostas à base de alumina e cerâmicas reforçadas com bigodes. Estas tecnologias compensam as deficiências das cerâmicas de alumina pura, melhorando assim o seu desempenho de corte e durabilidade. Devido ao desempenho a altas temperaturas e à resistência ao desgaste das ferramentas de cerâmica de alumina pura, mas à baixa resistência à flexão e à fraca resistência ao impacto, estas são cada vez mais substituídas por várias ferramentas de cerâmica de alumina composta.

②Cortador de cerâmica de alumina composta

Nas cerâmicas compósitas, existem várias direcções compósitas: ferramentas cerâmicas de alumina-carboneto, ferramentas de alumina-carboneto-cermet, ferramentas cerâmicas de alumina-nitreto ou boreto, etc. Por exemplo, as ferramentas de cerâmica de alumina-carboneto, adicionando certos carbonetos (TiC, WC, TaC, NbC, Mo, C, Cr, C2, etc.) à alumina pode melhorar a sua força, resistência ao desgaste e resistência ao impacto, bem como o desempenho a altas temperaturas, entre os aditivos, TiC tem a maior aplicação. Em comparação com as cerâmicas de alumina pura, a resistência à flexão das cerâmicas compostas de alumina-carboneto é melhor do que as cerâmicas de alumina pura à temperatura ambiente ou a alta temperatura. . Esta ferramenta composta é adequada para desbaste e acabamento a alta velocidade de materiais difíceis de maquinar, tais como ferro fundido resistente ao desgaste, aço endurecido e aço de alta resistência.

③Ferramenta de cerâmica de alumina temperada

A ferramenta cerâmica de alumina endurecida refere-se à adição de materiais de endurecimento ou de reforço à matriz de alumina. Os métodos de endurecimento atualmente utilizados incluem: Endurecimento por transformação de fase Zr02, endurecimento por bigodes e endurecimento por dispersão de partículas de segunda fase.

2. Industrial

Atualmente, existem muitos tipos de válvulas industriais. As válvulas normalmente utilizadas na indústria da alumina são as válvulas de obturador, as válvulas de gaveta, as válvulas de globo, as válvulas de esfera, etc.

Válvula de esfera: A principal caraterística da válvula de esfera é a sua estrutura compacta, vedação fiável, estrutura simples e manutenção conveniente. A superfície de vedação e a superfície esférica estão sempre num estado fechado, o que não é fácil de ser corroído pelo meio. É fácil de operar e manter. É adequado para meios de trabalho gerais de água, solventes, ácidos e gás natural, mas também é adequado para meios com condições de trabalho difíceis, como oxigénio, peróxido de hidrogénio, metano e etileno, etc., são amplamente utilizados em várias indústrias.

Válvula de galo: É amplamente utilizada na exploração de campos petrolíferos, transporte e equipamento de refinação, e também amplamente utilizada em petroquímica, química, gás, gás natural, gás de petróleo liquefeito, indústria HVAC e indústria em geral.

Válvula de gaveta, válvula de paragem: pode ser amplamente utilizada como dispositivo de regulação e interceção nas condutas de água da torneira, esgotos, construção, petróleo, indústria química, alimentação, medicina, têxtil, energia eléctrica, construção naval, metalurgia, sistema de energia, etc.

3. Eletrónica e eletricidade

Em termos de eletrónica e eletricidade, existem várias placas de base de cerâmica de alumina, substratos, membranas cerâmicas, cerâmicas transparentes e várias cerâmicas isolantes eléctricas de cerâmica de alumina, materiais electrónicos, materiais magnéticos, etc., entre as quais as cerâmicas transparentes de alumina e os substratos são utilizados mais amplamente.

4. Indústria química

Em aplicações químicas, as cerâmicas de alumina também têm uma vasta gama de utilizações, tais como esferas de enchimento químico de cerâmica de alumina, membranas de microfiltração inorgânicas e revestimentos resistentes à corrosão. Entre eles, as membranas e os revestimentos cerâmicos de alumina são os mais estudados e aplicados.

①Membrana de cerâmica de alumina:

A membrana divide-se em membrana de polímero orgânico e membrana inorgânica. Desde a década de 1980, a investigação e o desenvolvimento da membrana cerâmica de alumina, especialmente a membrana cerâmica de alumina porosa, tem sido muito melhorada. Ocupa uma posição importante. As membranas cerâmicas de alumina têm um grande número de aplicações na purificação do processamento de água industrial, dessalinização da água do mar, separação de gases e reacções catalíticas. Por conseguinte, as membranas cerâmicas inorgânicas têm recebido cada vez mais atenção por parte dos círculos científicos e tecnológicos e da indústria.

②Revestimento de alumina:

O material de liga de titânio é altamente oxidado a alta temperatura. A fim de melhorar o seu desempenho, o revestimento de óxido de alumínio pode ser revestido na superfície do material de liga de titânio, o que também pode melhorar a resistência à corrosão e a resistência à oxidação a alta temperatura do material de liga de titânio.

5. Aspectos médicos

Em medicina, a alumina é mais utilizada para fabricar ossos artificiais, articulações artificiais, dentes artificiais, etc. As cerâmicas de alumina têm excelente biocompatibilidade, inércia biológica, estabilidade física e química, elevada dureza e elevada resistência ao desgaste, e são materiais ideais para a preparação de ossos e articulações artificiais. No entanto, tem as mesmas deficiências que outros materiais cerâmicos, tais como elevada fragilidade, baixa resistência à fratura, elevada dificuldade em termos de tecnologia de maquinagem e tecnologia complexa, pelo que é necessária mais investigação e aplicação.

6. Cerâmica arquitetónica e sanitária

Na construção de cerâmicas sanitárias, os produtos cerâmicos de alumina podem ser vistos em todo o lado, tais como tijolos de revestimento cerâmico de alumina, meios de moagem, paus, tubos de proteção de cerâmica e materiais refractários de alumina. Entre eles, o meio de moagem de bolas de alumina é o mais utilizado. Os meios de moagem de bolas de alumina têm as caraterísticas de dureza adequada, densidade moderada, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e baixo preço. Por conseguinte, a maior parte das matérias-primas para a construção e a cerâmica sanitária são processadas com meios de moagem de bolas de alumina.

7. Outros aspectos

A cerâmica de alumina é atualmente um dos materiais mais investigados e amplamente utilizados entre os novos materiais. Para além das aplicações acima referidas, é também amplamente utilizada noutros domínios de alta tecnologia, tais como a indústria aeroespacial, fornos industriais de alta temperatura, reforço de compósitos, etc.. .

①Aeroespacial

As fibras à base de alumina são amplamente utilizadas no sector aeroespacial, que possui elevada resistência, resistência a altas temperaturas, resistência à oxidação, resistência à corrosão e muitas outras propriedades. A alumina pode ser preparada em fibras resistentes ao calor a altas temperaturas e utilizada em telhas de isolamento e materiais de isolamento flexíveis em vaivéns espaciais. Além disso, a fibra de alumina também pode ser utilizada para reforçar materiais compósitos à base de metal e à base de cerâmica, sendo amplamente utilizada em bocais de jactos supersónicos e em juntas de motores de foguetões.

②Forno industrial de alta temperatura

No domínio dos fornos industriais de alta temperatura, os materiais de fibra curta à base de alumina são principalmente utilizados como materiais refractários e de preservação do calor, porque têm as vantagens de baixa densidade, bom isolamento térmico e pequena capacidade térmica. Estas vantagens podem não só reduzir o peso do forno de alta temperatura, mas também tornar o controlo da temperatura do forno de alta temperatura mais preciso e, por conseguinte, mais económico em termos de energia.

③Reforço composto

Os compósitos de matriz metálica reforçados com fibras de alumina têm as caraterísticas de boas propriedades mecânicas, elevada resistência ao desgaste, baixo coeficiente de expansão e elevada dureza. Isto deve-se à boa molhabilidade e à baixa reação da interface entre a fibra de alumina e a matriz metálica. Estes materiais têm sido utilizados no fabrico de pistões de automóveis e lâminas de compressores de ar. A fibra de alumina também tem uma boa ligação com a resina, pelo que pode ser preparada em material composto de alumina/resina, que tem as caraterísticas de grande elasticidade e elevada dureza, e pode ser utilizada nas indústrias de fabrico de equipamento desportivo, como canas de pesca, tacos de golfe, esquis, raquetes de ténis, etc. .