Quel est le but principal des céramiques d’alumine industrielles ?
Dans le vaste domaine de l'industrie moderne, un matériau joue discrètement un rôle crucial : la céramique d'alumine industrielle. Matériau céramique avancé principalement composé d'oxyde d'aluminium (Al₂O∝), la céramique d'alumine industrielle est devenue un matériau essentiel dans de nombreux secteurs grâce à ses propriétés exceptionnelles.
D'excellentes performances créent une qualité extraordinaire
La céramique d'alumine industrielle présente de nombreuses caractéristiques remarquables. Sa dureté est extrêmement élevée, avec une dureté Mohs atteignant le niveau 9, la surpassant seulement après le diamant le plus dur existant. Cette caractéristique lui confère une excellente résistance à l'usure. Après des tests, sa résistance à l'usure est équivalente à 266 fois celle de l'acier au manganèse et à 171,5 fois celle de la fonte à haute teneur en chrome. Elle maintient d'excellentes performances dans des environnements difficiles, avec frottement et usure élevés, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie des équipements concernés.
En termes de résistance aux hautes températures, les céramiques d'alumine industrielles présentent également d'excellentes performances, pouvant supporter des températures allant jusqu'à 1600 °C, voire plus. Dans ces environnements à haute température, elles conservent des propriétés physiques et chimiques stables sans ramollissement, déformation ou autre problème. Parallèlement, elles présentent une bonne stabilité chimique et une forte résistance aux produits chimiques tels que les acides et les bases. Elles conservent leur stabilité dans divers environnements corrosifs et sont peu sujettes à la corrosion.
De plus, les céramiques d'alumine industrielles sont d'excellents isolants électriques dotés de bonnes propriétés isolantes, capables d'empêcher efficacement le passage du courant et d'assurer le fonctionnement sûr et stable des appareils électroniques. De plus, leur densité relativement faible et leur légèreté présentent des avantages significatifs dans certaines applications soumises à des exigences de poids strictes.
Préparation de précision pour créer des matériaux de haute qualité
Le processus de préparation des céramiques d'alumine industrielles est complexe et précis. Il existe différentes méthodes de moulage, notamment le pressage à sec, le coulage, l'extrusion, le pressage isostatique à froid, l'injection, le coulage en bande, le pressage à chaud et le pressage isostatique à chaud. Ces dernières années, de nouvelles technologies de moulage telles que le pressage par filtre, le moulage par injection à solidification directe, le moulage par injection de gel, le moulage par coulage centrifuge et le moulage sans matière solide ont également été développées en Chine et à l'étranger. Des produits de formes, de tailles, de complexités et d'exigences de précision variées nécessitent l'utilisation de méthodes de moulage différentes. Par exemple, le pressage à sec est généralement applicable aux objets de formes simples dont l'épaisseur de paroi interne dépasse 1 mm et dont le rapport longueur/diamètre ne dépasse pas 4:1 ; le moulage par coulage est adapté à la fabrication de composants de grandes dimensions et de formes complexes.
Le corps formé doit encore subir un processus de frittage pour densifier le corps céramique granulaire et former un matériau solide. Le dispositif de chauffage couramment utilisé est un four électrique. Outre le frittage à pression atmosphérique, il existe des méthodes telles que le frittage par pressage à chaud et le frittage par pressage isostatique à chaud. Le frittage par pressage isostatique à chaud utilise un gaz à haute température et haute pression comme fluide de transfert de pression, ce qui offre l'avantage d'un chauffage uniforme dans toutes les directions et convient à la fabrication de produits de formes complexes. Les propriétés des matériaux traités sont 30 à 50 % supérieures à celles du frittage par pressage à froid et 10 à 15 % supérieures à celles du frittage par pressage à chaud classique. Par ailleurs, le frittage par micro-ondes, le frittage par plasma d'arc et la technologie de frittage auto-propagatif sont également en cours de développement.
Largement appliqué pour promouvoir le développement de l'industrie
▶Dans le domaine de l'électronique, c'est un matériau indispensable et essentiel. Le substrat en céramique d'oxyde d'aluminium présente une bonne conductivité thermique et une bonne isolation électrique, ce qui contribue efficacement à la dissipation thermique de la puce tout en garantissant un fonctionnement stable du circuit. Dans l'amplificateur de puissance des stations de base 5G, le substrat ultra-fin en céramique d'alumine présente une conductivité thermique cinq fois supérieure à celle des matériaux traditionnels, ce qui permet de réduire la température de la puce de 25 °C, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie de l'appareil et élargissant la portée du signal. De plus, dans la cavité des équipements de gravure de semi-conducteurs, la céramique d'alumine de haute pureté résiste à la corrosion plasma et offre une durée de vie cinq fois supérieure à celle des composants métalliques, offrant ainsi une garantie fiable pour la fabrication de puces.
▶Dans l'industrie mécanique, la céramique d'alumine industrielle est couramment utilisée pour fabriquer divers composants résistants à l'usure tels que les roulements, les bagues d'étanchéité, les vannes, les meules, etc. Sa dureté élevée et son excellente résistance à l'usure améliorent considérablement la durée de vie de ces composants et réduisent les coûts de maintenance des équipements. Par exemple, les concasseurs des machines minières utilisent des plaques de revêtement dentelées en céramique d'alumine. Comparées aux plaques de revêtement traditionnelles en acier au manganèse, elles réduisent considérablement la fréquence de remplacement et évitent la pollution des minerais par des débris métalliques, ce qui améliore la qualité de l'exploitation des mines d'or.
▶ L'industrie chimique est également un domaine d'application important pour la céramique d'alumine industrielle. Grâce à son excellente stabilité chimique et à sa résistance à la corrosion, elle peut être utilisée pour la fabrication d'équipements chimiques résistants à la corrosion, tels que des conteneurs, des pipelines, des réacteurs, etc. Dans la cuve de réaction d'une usine chimique, la céramique d'alumine est utilisée comme revêtement. La plaque de revêtement en acier inoxydable, qui doit être remplacée tous les six mois, reste en bon état après trois ans d'utilisation, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la production et réduit les coûts de production.
▶Dans le secteur aérospatial, l'utilisation de la céramique d'alumine industrielle est également cruciale. Sa légèreté, sa grande solidité et sa résistance aux hautes températures en font un choix idéal pour la fabrication de composants de moteurs, de matériaux d'isolation pour engins spatiaux, etc. Par exemple, les tuiles isolantes en céramique d'alumine utilisées dans les composants de moteurs-fusées peuvent résister à des températures élevées de 1600 °C et ne pèsent qu'un tiers du poids des composants métalliques, réduisant ainsi efficacement le poids des engins spatiaux et améliorant leurs performances.
▶La céramique d'alumine industrielle donne un élan considérable au développement de l'industrie moderne grâce à ses excellentes performances, à la précision de son procédé de préparation et à ses nombreux domaines d'application. Grâce aux progrès technologiques constants, nous sommes convaincus que la céramique d'alumine industrielle s'imposera dans de nombreux domaines et jouera un rôle plus important dans la promotion de l'innovation dans divers secteurs.