Céramiques d'alumine de haute pureté : les principaux matériaux dans quatre domaines majeurs
Haute puretécéramiques d'alumineLes céramiques à haute pureté sont des matériaux céramiques importants, utilisant de l'alumine ultrafine de haute pureté comme matière première principale et de l'α-Al₂O₃ comme phase cristalline principale. Leurs excellentes propriétés, telles qu'une résistance mécanique élevée, une dureté élevée, une résistance aux hautes températures et à la corrosion, leur confèrent une grande pureté.céramiques d'alumineont été largement utilisés dans des domaines tels que les machines, l’électronique, les circuits intégrés et la médecine.
1Composants de précision pour équipements semi-conducteurs
On sait qu'un grand nombre de composants céramiques de précision sont utilisés dans les équipements semi-conducteurs, et ces composants peuvent représenter plus de 10 % du coût de ces équipements. Parmi eux, la céramique d'alumine est un matériau céramique relativement courant pour les composants de précision.
Actuellement, les revêtements Al₂O₃ haute pureté ou les céramiques Al₂O₃ sont principalement utilisés comme matériaux de protection pour les chambres de gravure et leurs composants internes. Au-delà des chambres, les céramiques d'alumine haute pureté sont également nécessaires pour les composants des équipements plasma, tels que les buses de gaz, les plaques de distribution de gaz et les bagues de retenue des wafers. Par ailleurs, dans le processus de polissage des wafers, les céramiques d'alumine peuvent être largement utilisées pour les plaques de polissage, les plateformes de conditionnement des tampons de polissage, les mandrins à vide et d'autres composants.
②Dans le domaine mécanique
Haute puretécéramiques d'alumineLes céramiques d'alumine possèdent d'excellentes propriétés mécaniques. Le frittage à pression atmosphérique permet de préparer des céramiques d'alumine présentant une résistance à la flexion d'environ 250 MPa, tandis que le frittage à chaud permet d'obtenir une résistance à la flexion allant jusqu'à 500 MPa et une dureté allant jusqu'à 9 GPa (dureté Mohs). Grâce à ces caractéristiques, les céramiques d'alumine de haute pureté peuvent être utilisées comme meules, broches en céramique et autres composants. Parmi ces applications, les outils de coupe et les billes en céramique d'alumine de haute pureté sont les plus répandus. Cependant, en raison de leur faible ténacité à la rupture et de leur faible résistance aux chocs thermiques, il est généralement nécessaire d'y introduire une seconde phase (comme du ZrO₂) pour améliorer la ténacité et la résistance aux chocs thermiques du matériau. De plus, en affinant la taille des grains pour produire des céramiques d'alumine de haute pureté avec des grains petits et uniformément répartis, la résistance et la ténacité du matériau peuvent également être considérablement améliorées dans une certaine mesure.
③Dans les domaines électronique et électrique
Haute puretécéramiques d'alumineIls présentent de faibles pertes diélectriques à haute fréquence et d'excellentes propriétés isolantes, ce qui les rend adaptés à la fabrication de dispositifs isolants, de substrats céramiques et de céramiques d'alumine transparentes. Parmi ces applications, les substrats céramiques sont relativement répandus et trouvent un usage croissant dans de nombreux domaines tels que les instruments optiques spéciaux, les équipements d'éclairage et les équipements pour satellites spatiaux.
En matière de substrats céramiques, les substrats en céramique d'alumine sont les plus utilisés dans l'industrie électronique moderne et constituent le matériau de base des puces de circuits intégrés. Par exemple, dans le domaine de l'éclairage LED, le coefficient de dilatation thermique (CTE) des substrats courants varie de 14 à 17 × 10⁻⁶/K. En cas de différence de température excessive ou de changement brusque, les circuits imprimés se dilatent plus fortement que les boîtiers de puces, ce qui entraîne des défaillances des soudures. Face à ce défi, le CTE des substrats en céramique d'alumine est beaucoup plus proche de celui des puces, ce qui permet d'éviter efficacement ces problèmes.
④Dans le domaine médical
Les matériaux biomédicaux peuvent restaurer les fonctions du corps humain sans effets indésirables. Les établissements de santé ont des exigences extrêmement strictes en la matière. Ces matériaux doivent non seulement être biocompatibles, mais aussi posséder des propriétés telles que la non-toxicité, le respect de l'environnement et la durabilité. Grâce à leur excellente biocompatibilité, leurs propriétés mécaniques et leur stabilité chimique, les céramiques d'alumine de haute pureté ne provoquent pas de réactions de rejet lors de leur implantation dans le corps humain. Elles peuvent donc être largement utilisées dans la fabrication d'os artificiels, de boulons, d'articulations artificielles et d'autres dispositifs médicaux, et sont reconnues en pratique clinique et en recherche scientifique.