Weißer Korund (α-Aluminiumoxid) findet aufgrund seines hohen Schmelzpunkts, seiner hohen Härte, seiner hervorragenden chemischen Stabilität und seiner Isoliereigenschaften ein breites Anwendungsspektrum im Bereich der Funktionskeramik. Im Folgenden werden seine spezifischen Anwendungsbereiche und Vorteile analysiert:
1. Elektronische Keramik –
Substrate und Verpackungsmaterialien
Weißer Korund wird zur Herstellung von Keramiksubstraten (z. B. Al₂O₃-Keramik mit einem Al₂O₃-Gehalt von 96 % bis 99,6 %) für elektronische Hochfrequenzgeräte (z. B. LEDs und Mikrowellengeräte) verwendet. Aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit (ca. 30 W/m·K) und des geringen dielektrischen Verlusts eignet er sich für die Hochfrequenz-Signalübertragung.
Isolierende Komponenten
Hochspannungsschalter, Isolierringe für Vakuumröhren usw. nutzen seinen hohen spezifischen Widerstand (>10¹⁴ Ω·cm) und seine Lichtbogenbeständigkeit.
Vorteile: Hohe Reinheit (Na₂O-Gehalt <0,1 %), wodurch eine durch Verunreinigungen verursachte Verschlechterung der elektrischen Leistung vermieden wird.
2. Verschleißfeste Keramik –
Gleitringdichtungen und Lager.
Aufgrund ihrer Härte (HV ~ 2200) und Verschleißfestigkeit eignet sich weiße Korundkeramik für raue Umgebungen wie Chemiepumpen und Hochgeschwindigkeitslager und ihre Lebensdauer ist 5- bis 10-mal länger als die von Metallmaterialien.
Verschleißfeste Beschichtung:
Weißes Korundpulver wird durch Plasmaspritzen auf die Metalloberfläche aufgetragen, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.
Vorteile: Die Korrosionsbeständigkeit (Säure- und Laugenbeständigkeit) ist besser als bei Siliziumkarbid und Siliziumnitrid.
3. Hochtemperaturkeramik
Thermoelement-Schutzrohr und Ofenauskleidung
Weißer Korund hält lange Zeit 1800 °C stand (kurzzeitig 2000 °C) und wird zum Schutz von Hochtemperaturofen-Temperaturmesselementen oder Sinterofenauskleidungen verwendet.
Feuerfeste Materialien
Als Zusatz zur Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit und Festigkeit anderer feuerfester Materialien.
Vorteile: Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (8×10⁻⁶/℃) und gute Temperaturschockbeständigkeit.
4. Biokeramik
Zahn- und orthopädische Implantate
Hochreiner weißer Korund (z. B. 99,5 % Al₂O₃) wird für künstliche Gelenke und Zahnimplantate verwendet, mit ausgezeichneter Biokompatibilität und ohne Abstoßung.
Vorteile: Hohe Oberflächengüte (Ra < 0,02 μm), wodurch Gewebeschäden durch Reibung reduziert werden.
5. Optische und transparente Keramik
Natriumdampf-Hochdrucklampenröhren
Transparente Aluminiumoxidkeramik (Durchlässigkeit > 95 %) wird für Beleuchtung mit hoher Helligkeit verwendet und ist beständig gegen Natriumdampfkorrosion bei hohen Temperaturen.
Laserfenstermaterialien
Weiße Korundkeramik weist eine gute Lichtdurchlässigkeit im ultravioletten bis infraroten Bereich auf.
Schlüsselprozesse: Um eine hohe Dichte zu erreichen, sind ultrafeine Pulver (Partikelgröße <0,1 μm) und Vakuumsintern erforderlich.
6. Sensorkeramik
Gas-/Feuchtigkeitssensormatrix
Poröse weiße Korundkeramik wird als Träger zum Beladen empfindlicher Materialien (wie ZnO, SnO₂) verwendet, wobei ihre Stabilität und große spezifische Oberfläche ausgenutzt werden.
Vorteile: Chemische Inertheit, Vermeidung von Reaktionen zwischen der Matrix und empfindlichen Materialien.
7. Andere funktionelle Anwendungen
Katalysatorträger:
Poröses Al₂O₃ mit großer spezifischer Oberfläche wird zur Abgasreinigung von Autos verwendet (z. B. als Dreiwegekatalysator).
Abschirmmaterial für die Nuklearindustrie.
Absorbiert Neutronenstrahlung und ist beständig gegen Hochtemperaturbestrahlung.
Wichtige Punkte des Prozesses
Pulverherstellung: Es ist notwendig, die α-Al₂O₃-Kristallumwandlung zu kontrollieren (normalerweise durch Kalzinieren von Aluminiumhydroxid oder Aluminiumsulfat erhalten).
Sinterhilfe: Fügen Sie MgO (0,1 % – 0,5 %) hinzu, um abnormales Kornwachstum zu verhindern und die Dichte zu verbessern.
Formtechnologie: Trockenpressen, isostatisches Pressen oder Spritzgießen, ausgewählt je nach Komplexität des Bauteils.