Määritelmä
Edistynyttä keramiikkaa kutsutaan myös tekniseksi keramiikaksi tai hienokeramiikaksi. Aasiassa edistynyttä keramiikkaa kutsutaan yleensä teollisuuskeramiikaksi.
Edistyksellinen keramiikka eroaa aivan keramiikasta ja posliinista, kuten keraamiset astiat, saniteettikeramiikka, keraamiset saniteettituotteet, seinälaatat ja lattialaatat rakentamiseen. Yleensä keramiikkaa ja posliinia kutsutaan perinteiseksi keramiikaksi.
Edistyksellinen keramiikka on epäorgaanista ja kiinteää materiaalia, joka on ei-metallinen elementti, joka on yhdistetty ionisilla sidoksilla kovalenttisiin sidoksiin.
Jauhekoostumusta valvotaan tiukasti valmistusprosessissa, valitaan sopiva muovausmenetelmä, sintrausjärjestelmä ja tarkkuustyöstöprosessi, jotta siitä saadaan täydelliset fysikaaliset ominaisuudet.
Muihin materiaaleihin verrattuna paremman fyysisen suorituskyvyn ansiosta kehittynyttä keramiikkaa käytetään laajalti sellaisilla aloilla kuin puolijohteet, autot ja teollisuuskoneet.
Kehittyneiden keraamisten materiaalien tyyppi
Nykyään on olemassa laaja valikoima kehittyneitä keraamisia materiaaleja, mukaan lukien:
Alumiinioksidi
(Al2O3)
Alumiinioksidikeramiikka on laajimmin käytetty edistynyt keraaminen materiaali. Se tarjoaa erinomaisen mekaanisen lujuuden, sähköeristyksen, korkean taajuuden säilyvyyden, lämmönjohtavuuden, lämmönkestävyyden ja korroosionkestävyyden.
Zirkonia
(ZrO2)
Zirkoniakeramiikka on vahvin ja sitkein keraaminen materiaali edistyneen keramiikan joukossa. Sitä käytetään erityisten terien luomiseen tehokkaille saksille, veitsille ja tarkkuushelmille, joita pidettiin joskus mahdottomina sovelluksina.
Zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi
(ZTA)
Alumiinioksidipohjainen keramiikka zirkoniumoksidi tai vaikkapa alumiinioksidi/zirkoniumoksidikomposiittikeramiikka
Steatiitti
(MgO•SiO2)
Steatiitti on magnesiumsilikaattimateriaali, jolla on korkea sähkövastus korkeissa lämpötiloissa, hyvä mekaaninen lujuus ja erittäin pieni dielektrinen häviökerroin, jota on käytetty useiden vuosikymmenten ajan sähköosien eristimenä tai koteloina.
Lisäksi steatiittikeramiikka on erinomainen materiaali sähkötekniikassa, koska se voidaan helposti muotoilla moniin eri muotoihin, kuten aluslevyihin, holkkeihin, vastusmuotoihin ja välikkeisiin.
Piihiili
(SiC)
Tämä keinotekoinen yhdiste on syntetisoitu piidioksidihiekasta ja hiilestä. Se tarjoaa parhaan yhdistelmän lämmönkestävyyttä, keveyttä ja korroosionkestävyyttä ja säilyttää lujuutensa korkeissa lämpötiloissa (1500 ℃).
piinitridi
(Si2N4)
Edistyneistä keraamisista materiaaleista tämä kevyt, korroosionkestävä materiaali tarjoaa korkeimman lujuuden ja lämpöiskunkestävyyden korkeissa lämpötiloissa, mikä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi moottorin osissa.
Edistyneet keraamisten materiaalien ominaisuudet
Sähköiset ominaisuudet
Sähköeristys
Edistyksellinen keramiikka ovat eristäviä materiaaleja, jotka eivät johda sähköä.
Dielektrisyys
Kehittyneistä keraamisista materiaaleista on tullut välttämätön materiaali kondensaattoreiden ja elektronisten komponenttien valmistuksessa, joita käytetään laajalti tuotteissa, kuten tietokoneissa, televisioissa ja matkapuhelimissa.
Kondensaattorit toimivat “liikenteenohjaimina” elektroniikkapiirissä johtamalla sähköä tiettyihin osiin, estämällä tilapäisesti sähkönsyötön tai estämällä vain tietyntyyppiset sähköiset signaalit.
Johtavuus
Vaikka edistyksellinen keramiikka on yleensä eristysmateriaaleja, jotka estävät sähkön, puolijohdekeramiikkaa voidaan luoda johtamaan sähköä lämpötilansa ja käytetyn jännitteen tason mukaan.
Suprajohtavuus
Fysikaaliset ominaisuudet
Kovuus
Kehittyneiden keraamisten materiaalien tunnusmerkki on niiden äärimmäinen kovuus; Tämän seurauksena niillä on arvokasta käyttöä korkean suorituskyvyn sovelluksissa.
Alumiinioksidikeramiikan kovuus on lähes 3 kertaa ruostumattoman teräksen kovuus. Tämä äärimmäinen kovuus on yksi monista ainutlaatuisista ominaisuuksista, jotka tekevät edistyneestä keramiikasta “supermateriaaleja” nykyaikaiselle teknologialle.
Jäykkyys
Edistyksellisellä keramiikalla on korkea jäykkyys, joka mitataan tarkastamalla näytteen kimmoisuus kuormituksen jälkeen.
Keramiikka on materiaaleja, joilla on vähemmän elastista muodonmuutosta kuormituksen alaisena, ja niillä on korkeampi jäykkyys.
Murtolujuus
Murtolujuus mittaa halkeaman materiaalin kestävyyttä murtumista vastaan.
Vaikka edistyneillä keraamisilla materiaaleilla on yleensä alhainen murtolujuus, osittain stabiloitu zirkoniumoksidi, jota käytetään tuotteissa, kuten saksissa ja veitsissä, tarjoaa merkittäviä murtolujuusparannuksia.
Ominaispaino (tiheys)
Kehittyneillä keraamisilla materiaaleilla on pienempi ominaispaino (tiheys) kuin lujilla metalleilla. Samalla tilavuudella monet kehittyneet keraamiset materiaalit painavat vain puolet metallista.
Kemialliset ominaisuudet
Kehittyneillä keraamisilla materiaaleilla on korkea kemiallinen stabiilisuus. Tämän seurauksena kehittyneet keraamiset materiaalit kestävät erittäin hyvin kemiallista korroosiota.
Kemikaalit – mukaan lukien kloorivetyhappo, rikkihappo, typpihappo, natriumhydroksidi ja fluorivetyhappo. Tulokset analysoitiin ja suhteellisen suuria määriä liuenneet materiaalit todettiin herkemmiksi kemikaaleille.
Lämpöominaisuudet
Lämmönkestävyys
Perinteiset keraamiset materiaalit, mukaan lukien tiilet ja laatat, ovat tunnettuja kyvystään kestää korkeita lämpötiloja. Alumiinioksidikeramiikka alkaa sulaa tai hajota yli 1800 ℃ lämpötiloissa, paljon korkeammassa kuin metallimateriaalien sulamispiste.
Lämpölaajeneminen
Matala lämpölaajeneminen
Kun materiaaleja kuumennetaan, niiden koko ja tilavuus kasvavat pienin askelin lämpölaajenemisena tunnetussa ilmiössä. Lämpölaajenemiskerroin kertoo kuinka paljon materiaali laajenee per 1 ℃ lämpötilan nousu. Eri materiaaleilla on erilainen lämpölaajeneminen. Kehittyneillä keraamisilla materiaaleilla on alhaiset lämpölaajenemiskertoimet – alle puolet ruostumattomien terästen lämpölaajenemiskertoimet.
Lämmönjohtavuus
Materiaalin läpi siirtyvän lämmön ominaisuutta kutsutaan lämmönjohtavuudeksi.
Kehittyneet keraamiset materiaalit tarjoavat laajan valikoiman lämmönjohtavuutta.
Edistyneistä keraamisista materiaaleista joillakin materiaaleilla on korkea johtavuus ja ne siirtävät hyvin lämpöä, kun taas toisilla on alhainen johtavuus ja ne siirtävät vähemmän lämpöä.
Piikarbidi siirtää lämpöä erityisen hyvin, kun taas zirkoniumoksidikeramiikka estää lämpöä tehokkaasti ja lämmönjohtavuuskerroin on alhainen – noin 1/10 ruostumattoman teräksen omasta.
Edistynyt keramiikan valmistusprosessi
Raaka-aineiden jyrsintä ja sekoitus, ruiskutus ja kuivaus
Kehittyneen keramiikan (tunnetaan myös nimellä “tekninen keramiikka”) valmistuksessa käytettyjä raaka-aineita ovat epäorgaaniset kiinteät jauheet, joiden puhtaus, hiukkaskoko ja jakautuminen on tarkasti säädelty. Nämä raaka-aineet formuloidaan tiettyjä ominaisuuksia ja toiminnallisuutta varten, minkä jälkeen ne sekoitetaan sideaineen tai sideaineen kanssa.
Muotoilu
Tyypillinen muotoilumenetelmä:
Kuivapuristus, ruiskutus ja valu, HIP, CIP
Ampuminen
(sintraus)
Muotoiltu viherkappale poltetaan äärimmäisessä lämpötilassa säädellyissä uuneissa.
Poltto poistaa kosteuden ja sideaineet. Lisäpoltolla jauhehiukkaset sintrautuvat yhteen ja tuotteet kutistuvat huokoisuuden vähenemisen vuoksi. Tämä prosessi johtaa tuotteisiin, joilla on äärimmäinen tiheys ja kovuus.
Koneistus ja kiillotus
(Pinnan viimeistely)
Tarkastus ja pakkaus
Kehittyneet keraamisten materiaalien sovellukset
Kehittyneet keraamiset materiaalit ovat uudenlaisia materiaaleja monenlaisiin sovelluksiin.
Kehittyneet keraamiset materiaalit tarjoavat täydellisen ratkaisun ja kustannustehokkaan, korkean suorituskyvyn vaihtoehdon perinteisille materiaaleille, kuten metallille, muoville ja lasille.
Edistyksellisistä keraamisista materiaaleista voidaan valmistaa eri muotoja (eri muotoisia keraamisia osia, eri mittoja ja eri toleransseja) eri toimialoille, kuten esim.
Sähkökomponentit (taustamateriaalit, asennuskannattimet, eristimet ja vastukset);
Roottorit, polttomoottorit, keraamiset jarrut ja pakoputket;
Laser-paikannuspeilit ja -pakkaukset;
Suojayksikkö (keraaminen panssari & luodinkestävä levy);
Keraamiset uunin säteilylämmittimet;
Keraaminen kuuman kaasun suodatus;
Keraamiset polttokennokalvot;
Keraamiset alustat;
Keraamiset dieselmoottorien suodattimet ja polttoaineen ruiskutussuuttimet;
Tekstiili- ja lankaohjaimet;
Kulutus keraamiset vuoraukset;
Keraamiset hiontamateriaalit
Advanced Ceramics Supplier 