Im weiten Feld der modernen Industrie spielt ein Werkstoff still und leise eine entscheidende Rolle: industrielle Aluminiumoxidkeramik. Als hochentwickelter Keramikwerkstoff, der hauptsächlich aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) besteht, hat sich industrielle Aluminiumoxidkeramik aufgrund einer Reihe herausragender Eigenschaften zu einem unverzichtbaren Schlüsselwerkstoff in vielen Branchen entwickelt.
Hervorragende Leistung schafft außergewöhnliche Qualität
Industrielle Aluminiumoxidkeramik weist viele bemerkenswerte Eigenschaften auf. Ihre Härte ist extrem hoch und erreicht einen Mohs-Wert von bis zu 9 – nur Diamant ist in der Natur noch härtester. Diese Eigenschaft verleiht ihr eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Tests haben gezeigt, dass ihre Verschleißfestigkeit 266-mal höher ist als die von Manganstahl und 171,5-mal höher als die von hochchromhaltigem Gusseisen. Sie behält auch in anspruchsvollen Umgebungen mit hoher Reibung und starkem Verschleiß ihre Leistungsfähigkeit und verlängert so die Lebensdauer der entsprechenden Anlagen erheblich.
Industrielle Aluminiumoxidkeramiken weisen auch hinsichtlich ihrer Hochtemperaturbeständigkeit hervorragende Eigenschaften auf und halten Temperaturen bis zu 1600 °C und sogar darüber hinaus stand. Selbst in solch heißen Umgebungen behalten sie ihre stabilen physikalischen und chemischen Eigenschaften ohne Erweichung, Verformung oder andere Probleme. Gleichzeitig zeichnen sie sich durch gute chemische Stabilität und hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien wie Säuren und Basen aus. Sie bleiben in verschiedenen korrosiven Umgebungen stabil und korrodieren nicht leicht.
Industrielle Aluminiumoxidkeramik ist zudem ein hervorragender elektrischer Isolator mit guten Isolationseigenschaften, der den Stromfluss effektiv verhindert und so den sicheren und stabilen Betrieb elektronischer Geräte gewährleistet. Darüber hinaus ist ihre Dichte relativ gering und ihr Gewicht niedrig, was in Anwendungsbereichen mit strengen Gewichtsanforderungen erhebliche Vorteile bietet.
Präzise Vorbereitung zur Herstellung hochwertiger Materialien
Die Herstellung von industrieller Aluminiumoxidkeramik ist ein komplexer und präziser Prozess. Es gibt verschiedene Formgebungsverfahren, darunter Trockenpressen, Vergießen, Extrusion, Kaltisostatisches Pressen, Spritzgießen, Bandgießen, Heißpressen und Heißisostatisches Pressen. In den letzten Jahren wurden im In- und Ausland neue Formgebungstechnologien wie Filterpressen, Direktverfestigungsspritzgießen, Gelspritzgießen, Schleudervergießen und formmassenfreies Formen entwickelt. Produkte mit unterschiedlichen Formen, Größen, Komplexitäten und Präzisionsanforderungen erfordern den Einsatz verschiedener Formgebungsverfahren. Beispielsweise eignet sich das Trockenpressen im Allgemeinen für Objekte mit einfachen Formen und einer Innenwandstärke von mehr als 1 mm sowie einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von maximal 4:1. Das Vergießen ist hingegen für die Herstellung großer und komplex geformter Bauteile geeignet.
Der geformte Körper muss noch gesintert werden, um das granulare Keramikmaterial zu verdichten und einen festen Werkstoff zu bilden. Üblicherweise wird hierfür ein Elektroofen verwendet. Neben dem Sintern unter atmosphärischem Druck gibt es auch Verfahren wie das Heißpresssintern und das heißisostatische Presssintern. Beim heißisostatischen Presssintern wird Hochtemperatur- und Hochdruckgas als Druckübertragungsmedium eingesetzt. Dies bietet den Vorteil einer gleichmäßigen Erwärmung in alle Richtungen und eignet sich für die Herstellung komplex geformter Produkte. Die so erzielten Materialeigenschaften sind 30–50 % besser als beim Kaltpresssintern und 10–15 % besser als beim herkömmlichen Heißpresssintern. Darüber hinaus werden derzeit Mikrowellensintern, Lichtbogenplasmasintern und selbstpropagierende Sintertechnologien entwickelt.
Weit verbreitet zur Förderung der Industrieentwicklung
▶Im Bereich der Elektronik ist es ein unverzichtbarer und wichtiger Werkstoff. Aluminiumoxid-Keramiksubstrate zeichnen sich durch gute Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolation aus, wodurch die Wärmeableitung von Chips effektiv unterstützt und gleichzeitig ein stabiler Betrieb der Schaltung gewährleistet wird. In den Leistungsverstärkern von 5G-Basisstationen weist das ultradünne Substrat aus Aluminiumoxid-Keramik eine fünfmal höhere Wärmeleitfähigkeit als herkömmliche Materialien auf. Dies kann die Chiptemperatur um 25 °C senken, die Lebensdauer des Bauteils erheblich verlängern und die Signalreichweite vergrößern. Darüber hinaus ist hochreine Aluminiumoxid-Keramik in den Ätzkammern von Halbleiteranlagen plasmabeständig und hat eine fünfmal längere Lebensdauer als Metallkomponenten. Dies bietet eine zuverlässige Grundlage für die Chipfertigung.
▶In der Maschinenbauindustrie werden industrielle Aluminiumoxidkeramiken häufig zur Herstellung verschiedener verschleißfester Bauteile wie Lager, Dichtungsringe, Ventile, Schleifscheiben usw. eingesetzt. Ihre hohe Härte und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit können die Lebensdauer dieser Bauteile deutlich verlängern und die Wartungskosten senken. Beispielsweise werden in Brechern von Bergbaumaschinen gezahnte Auskleidungsplatten aus Aluminiumoxidkeramik verwendet. Im Vergleich zu herkömmlichen Auskleidungsplatten aus Manganstahl reduziert sich dadurch nicht nur die Austauschhäufigkeit erheblich, sondern es gelangen auch keine Verunreinigungen wie Metalle in das Erz, was die Aufbereitung von Goldminen verbessert.
Die chemische Industrie ist ein wichtiger Anwendungsbereich für industrielle Aluminiumoxidkeramik. Aufgrund ihrer hervorragenden chemischen Stabilität und Korrosionsbeständigkeit eignet sie sich zur Herstellung korrosionsbeständiger Anlagen wie Behälter, Rohrleitungen, Reaktoren usw. In einem Reaktionskessel einer Chemieanlage wird Aluminiumoxidkeramik als Auskleidung verwendet. Die Edelstahl-Auskleidungsplatte, die normalerweise alle sechs Monate ausgetauscht werden muss, ist nach drei Jahren noch in einwandfreiem Zustand. Dies steigert die Produktionseffizienz erheblich und senkt die Produktionskosten.
▶Auch in der Luft- und Raumfahrt spielt die Anwendung von industrieller Aluminiumoxidkeramik eine entscheidende Rolle. Ihr geringes Gewicht, ihre hohe Festigkeit und ihre hohe Temperaturbeständigkeit machen sie zur idealen Wahl für die Herstellung von Triebwerkskomponenten, Isoliermaterialien für Raumfahrzeuge und vieles mehr. So halten beispielsweise die in Raketentriebwerkskomponenten verwendeten Aluminiumoxid-Isolierkacheln Temperaturen von bis zu 1600 °C stand und wiegen nur ein Drittel von Metallkomponenten. Dadurch wird das Gewicht von Raumfahrzeugen effektiv reduziert und ihre Leistung verbessert.
▶Industrielle Aluminiumoxidkeramiken geben der Entwicklung moderner Industrien durch ihre hervorragenden Eigenschaften, präzisen Herstellungsverfahren und vielfältigen Anwendungsbereiche starke Impulse. Wir sind überzeugt, dass industrielle Aluminiumoxidkeramiken mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt ihre einzigartigen Vorzüge in weiteren Bereichen unter Beweis stellen und eine wichtigere Rolle bei der Förderung innovativer Entwicklungen in verschiedenen Branchen spielen werden.
