アルミナセラミックの紹介と応用

1. はじめに

アルミナセラミックは、α-Al2O3を主結晶相とするセラミック材料の一種です。 Al2O3の含有量は原料中の含有量により異なりますが、一般的には75%〜99%となります。含有量のセラミックは、75セラミックと呼ばれる75％、85セラミックと呼ばれる85％、95セラミックと呼ばれる95％、99セラミックと呼ばれる99％です。

高純度アルミナ

2. 製造

性能要件、配合、寸法、成形方法が異なるため、製造プロセスは異なります。基本的なプロセスは、原料の焼成、粉砕、成形、焼結です。

(1) 焼成

目的はγを変換することです-Al2O3をαに-Al2O3、Na2Oなどの低融点揮発分は原料から除きます。

(2) 研削

焼成された Al2O3 は、その細かさが製品の性能に大きな影響を与えるため、細かく粉砕する必要があります。 1未満の粒子μｍは通常１５％〜３０％であり、４０％を超えると焼結時に粒成長が著しくなり、１０〜１５％を超えると明らかに焼結に支障をきたす。湿式粉砕と乾式粉砕が可能なボールミルプロセスを使用し、1%〜3%の混和剤を添加することで粒子の結合を防ぎ、効率を向上させることができます。

(3) 成形

グラウト工法、成形工法、ホットプレス、静水圧プレス工法など様々な工法で使用可能です。

(4) 焼結

これは、Al2O3 セラミックの密度と構造に大きな影響を与え、製品の性能にも影響します。 Al2O3セラミックスは通常、限界温度以下の条件で焼成し、保持時間を適切に延長します。

3. 性能と用途

Al2O3 セラミックには、さまざまな Al2O3 含有量と性能に応じて幅広い用途があります。

(1) 機械的強度が高い。

Al2O3セラミックの曲げ強度は250MPaに達し、ホットプレス製品は500MPaに達します。純度が高いほど強度が高く、900℃まで維持可能℃。機械的強度を利用して、デバイスセラミックスやその他の機械部品に加工することができます。

(2) 比抵抗が高く、電気絶縁性に優れています。

室温抵抗率は1015Ω・cm、絶縁強度は15kV/mmです。その絶縁性と強度を利用して、基板ヘッダー点火プラグ、回路シェルなどに加工できます。

(3) 硬度が高い。

モース硬度は9であり、耐摩耗性に優れているため、工具、砥石、研磨材、伸線ダイス、押出ダイス、ベアリングなどの製造に広く使用されています。Al2O3セラミック工具で自動車のエンジンや航空機の部品を加工する場合、高い切削速度で高精度が得られます。

(4) 融点が高く、耐食性に優れています。

融点が 2050 °C であるため、Be、Sr、Ni、Al、Fe、Ta、Mn などの溶融材料の侵食に優れた耐性を発揮します。また、NaOH、ガラス、スラグの侵食に対しても高い耐性を持っています。不活性雰囲気では、Si、Sb、Biと相互作用しません。したがって、耐火物、炉管、ガラスつや消しるつぼ、中空ボール、ファイバー、熱電対保護スリーブなどとして使用できます。

(5) 化学的安定性に優れています。

多くの複合硫化物、リン化物、ヒ化物、塩化物、窒化物、臭化物、ヨウ化物、酸化物および硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸は、Al2O3 と反応しません。したがって、Al2O3 は純金属や単結晶成長るつぼ、人間の関節、人工骨などに使用できます。

(6) 光学特性。

光を透過する材料（透明Al2O3セラミックス）にすることで、ナトリウムランプ、マイクロ波フェアリング、赤外線窓、レーザー発振素子などを製造することができます。

(7) イオン伝導度。

太陽電池材料や電池材料として使用されます。

この記事はCERADIRからの転載です