Selezione delle materie prime in allumina per componenti ceramici ad alta temperatura
Attualmente, i nuovi materiali in allumina sono sempre più ampiamente utilizzati nell’elettronica di fascia alta, nei componenti strutturali di precisione, nelle nuove energie, nell’ottica e nella biomedicina, nonché in altri settori. Alcuni componenti fondamentali vengono ampiamente adottati per la loro resistenza alle alte temperature, isolamento elettrico, resistenza alla corrosione, elevata resistenza meccanica e durezza. L’usabilità e la durata di queste ceramiche tecniche, dette anche ceramiche strutturali ad alta temperatura, dipendono per l’80% dalla corretta selezione delle materie prime in allumina. Una scelta inadeguata delle materie prime rende vano ogni successivo lavoro di sinterizzazione, lavorazione e ottimizzazione delle prestazioni.
Come azienda con anni di esperienza consolidata nel settore dei nuovi materiali in allumina, Shandong Greatsun Aopeng ha accumulato negli anni un’ampia esperienza nell’analisi dei dati relativi all’utilizzo delle materie prime da parte dei clienti; di seguito viene riportata una breve trattazione basata su tale esperienza pratica…

Tre indicatori fondamentali da considerare per i componenti ceramici ad alta temperatura
1. Purezza (il parametro più critico)
2. Forma cristallina / struttura di fase
3. Dimensione delle particelle e stato di granulazione (determina l'effetto di formatura e sinterizzazione)
Purezza: determina direttamente la massima resistenza termica
l'allumina al 92% e al 95% contiene una grande quantità di fase vetrosa, si ammorbidisce e deforma facilmente ad alta temperatura con resistenza limitata; è adatta soltanto per componenti resistenti all'usura in condizioni operative ordinarie a bassa temperatura e non può essere utilizzata per componenti strutturali ad alta temperatura.
l'allumina ad alta purezza al 99%, 99,5% e 99,7% presenta una quantità estremamente ridotta di fase vetrosa, bassa deformazione viscosa ad alta temperatura e alta refrattarietà; costituisce quindi la materia prima standard per componenti ceramici ad alta temperatura.
Pertanto, per componenti ad alta temperatura si deve scegliere direttamente allumina ad alta purezza con contenuto pari o superiore al 99%.
Forma cristallina: α-Al₂O₃ è la matrice stabile ad alta temperatura
γ-Al₂O₃: elevata attività, ma subisce trasformazione di fase con notevole contrazione e deformazione ad alta temperatura
α-Al₂O₃: Stabile ad alta temperatura, struttura densa, buona resistenza alla corrosione e all’erosione
Materiale grezzo obbligatorio per componenti ceramici ad alta temperatura: micropolvere di allumina in fase α / polvere granulata
Dimensione delle particelle e granulazione: determinano se è possibile sinterizzare componenti ad alta temperatura densi
Polvere fine: elevata densità post-sinterizzazione e buone prestazioni ad alta temperatura, ma scarsa fluidità
Polvere granulata: eccellenti caratteristiche di formatura e densità uniforme, adatta per pressatura a secco / pressatura isostatica
I componenti strutturali ad alta temperatura preferiscono polveri di allumina granulate con purezza pari o superiore al 99%.
Pertanto, è necessaria una selezione accurata delle materie prime alla fonte. La polvere di allumina ad alta temperatura di vera alta qualità presenta le seguenti caratteristiche: buona sfericità, buona fluidità, ritiro da sinterizzazione stabile, elevata densità post-sinterizzazione e scarsa presenza di pori chiusi. Solo una polvere con tali caratteristiche può produrre componenti ceramici ad alta temperatura con migliorata resistenza meccanica a elevate temperature e maggiore resistenza agli shock termici. Una regola fondamentale: allumina α-Al₂O₃ ad alta purezza, a partire dal 99%; minore è la quantità di impurità, più stabili sono le prestazioni ad alta temperatura.
Consigliamo la nostra polvere di allumina AL-10B. Attualmente, questo prodotto è utilizzato stabilmente da imprese nazionali che producono substrati ceramici, wafer per imballaggio, pinze ceramiche, anelli isolanti, cuscinetti ceramici, lastre antiproiettile e componenti per protezione balistica. Le nostre polveri granulate CX99 e CX995 presentano una densità apparente superiore a 3,88 g/cm³ ~ 3,9 g/cm³ dopo cottura.
Tabella degli indicatori fisici e chimici:
| Elemento di prova | Unità | Apparecchiature di prova | Valore misurato | Base e descrizione delle prove |
| Al₂O₃ | % | Spettrometro a fluorescenza di raggi X | 99.783 | GB/T 15154-94 |
| Na₂O | % | Spettrometro a fluorescenza di raggi X | 0.0333 | GB/T 15154-94 |
| SiO₂ | % | Spettrometro a fluorescenza di raggi X | 0.0137 | GB/T 15154-94 |
| Fe₂O₃ | % | Spettrometro a fluorescenza di raggi X | 0.0121 | GB/T 15154-94 |
| Test della dimensione primaria delle particelle cristalline (OMEC POP-9) | ||||
| Giorno 10 | μm | / | 0.845 | GB/T 15154-94 |
| D50 | μm | / | 1.498 | GB/T 15154-94 |
| D90 | μm | / | 2.373 | GB/T 15154-94 |
Indici fisici e chimici della polvere granulata CX99:
| N. | Elemento di prova | Voce secondaria | Valore medio |
| 1 | Composizione chimica (%) | Al₂O₃ % | >99 |
| SiO₂ % | 0.33 | ||
| Fe₂O₃ % | 0.015 | ||
| Na₂O % | 0.05 | ||
| 2 | Densità di massa | g/cm3 | 1.04 |
| 3 | Contenuto di umidità | % | 0.6 |
| 4 | Densità del corpo verde | g/cm3 | 2.35 |
| 5 | Perdita al fuoco | % | ≤4.0 |
| 6 | Dimensione delle particelle D50 | μm | 0.76 |
| 7 | Temperatura di sintesi | ℃ | 1630 |
| 8 | Tempo di mantenimento | h | 2.5 |
| 9 | Densità della ceramica sinterizzata | g/cm3 | 3.88 |
| 10 | Rapporto medio di restringimento | – | 1.196 |
| 11 | Distribuzione della dimensione delle particelle | RETE | 60–250 |
| 12 | Colore della ceramica | – | Giallo chiaro |
| Timbro dell’ispettore | — | 2 | Risultato del test: Idoneo |
Indici fisici e chimici della polvere granulata CX995
| Proprietà fisiche | Unità | Valore misurato |
| D50 della polvere granulata | μm | 90 |
| Densità di massa | g/cm3 | 1.15 |
| Perdita al fuoco | % | 3.5 |
| Contenuto di umidità | % | 0.35 |
| Proprietà chimiche | Unità | Valore misurato |
| Al₂O₃ | % | 99.5 |
| Na₂O | % | 0.05 |
| Cau | % | 0.03 |
| Mgo | % | ≤0.1 |
| Fe₂O₃ | % | 0.03 |
| Proprietà ceramiche | Unità | Valore misurato |
| Dimensione dei cristalli primari | μm | 0.85 |
| Dimensione mediana delle particelle D50 | μm | 1 |
| Densità verde (100 MPa) | g/cm3 | 2.3 |
| Densità sinterizzata (1650 ℃ / 2 h) | g/cm3 | 3.92 |
| Tasso di restringimento | % | 17 |
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Nella scelta dei produttori di materie prime, il volume di produzione o indici temporaneamente elevati non rappresentano una polvere di alta qualità; le prestazioni costanti del materiale e la stabilità della qualità sono i criteri fondamentali. L’acquisto di materiali basato esclusivamente su prezzi bassi porterà prima o poi a perdite nella produzione.
La selezione di materie prime di alta qualità e stabili comporta numerosi vantaggi: nessuna necessità di regolazioni frequenti dei parametri del forno, resa della sinterizzazione stabile con minori prodotti difettosi; nessuna modifica ripetuta degli stampi, con conseguente risparmio di energia elettrica, manodopera, usura delle attrezzature e costi di ritorno in lavorazione. Un semplice aumento dell’1% della resa dei prodotti finiti si traduce direttamente in una crescita tangibile dei profitti.
Sommario
- Selezione delle materie prime in allumina per componenti ceramici ad alta temperatura
- Tre indicatori fondamentali da considerare per i componenti ceramici ad alta temperatura
- Tabella degli indicatori fisici e chimici:
- Indici fisici e chimici della polvere granulata CX99:
- Indici fisici e chimici della polvere granulata CX995