氧化铝陶瓷,又称氧化铝或氧化铝(Al₂O₃),属于工业氧化物陶瓷,凭借高的硬度和高导热性在众多陶瓷材料中闻名,是在结构、磨损以及腐蚀环境下应用为广泛的陶瓷材料之一。其通常由铝土矿制成,有着多种成型工艺,如注射成型、模压、等静压、注浆、金刚石加工、挤压成型等,也可通过干压和烧结或借助适当的烧结助剂热压来生产,是目前研究和表征较多的先进陶瓷材料,其各类行为因重要特性组合而被深入探究。
氧化铝陶瓷的特性
物理特性:
硬度与强度:硬度高,具备很强的机械强度,但温度超过 1000 摄氏度时,机械强度会有所降低。
熔点与热稳定性:拥有非常高的熔点,热稳定性好,不过因热膨胀系数差异大,在高温下抗热冲击性较差。
导热与电绝缘性:导热性好,是好的电绝缘体,耐电性随纯度增加而增强,纯度越高电阻越高,且与氮化铝类似,兼具好的导热性和电绝缘性。
其他物理特性:具有低的蒸气和分解压力。
化学特性:
耐腐蚀性:化学稳定性,是高耐腐蚀性的主因,虽微溶于强酸(如热硫酸、热 HCl、HF 对其也有腐蚀作用)和碱性溶液,但不溶于水,纯氧化铝因在化学品中溶解度低而能抵抗化学腐蚀,适用于多种工业应用中的工程部件。
晶相及分类:根据 Al₂O₃和所用添加剂的含量、晶相以及添加剂种类等有不同分类,按 Al₂O₃含量可分为 75% 氧化铝、85% 氧化铝、95% 氧化铝、99% 氧化铝等;按晶相有莫来石、刚玉等;按添加剂种类有铬刚玉、钛刚玉等。
添加剂影响:引入添加剂能够增强氧化铝的物理和化学性能,结合不同生产工艺,有助于生产出不同尺寸和形状的氧化铝陶瓷。
氧化铝陶瓷的应用
化工领域:凭借化学稳定性,广泛用于耐酸泵叶轮、泵体、携酸管道衬里和阀门等。
制造加工领域:用于制造纺织耐磨件、刀具,也是木工和金属制品行业常用磨料颗粒,在打磨裸木、涂漆表面和金属等材料时效果优于碳化硅。
汽车与能源领域:用于制造火花塞,应用于各类发动机。
照明与检测领域:透明氧化铝陶瓷用于制造高压钠灯和红外检测窗材料,因其对可见光和红外线有好的渗透性。
其他领域:氧化铝陶瓷(氧化铝含量高于 95%)可用作电绝缘体,在电子和电器中有广泛应用,还用于密封环、医疗假肢、激光管、热电偶管、电子基板、防弹装甲、研磨介质和磨损部件等众多方面。