Corundum trắng (α-alumina) có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực gốm sứ chức năng nhờ điểm nóng chảy cao, độ cứng cao, độ ổn định hóa học và tính chất cách điện tuyệt vời. Sau đây là phân tích về các hướng ứng dụng cụ thể và ưu điểm của nó:
1. Gốm điện tử Chất
nền và vật liệu đóng gói
Corundum trắng được sử dụng để sản xuất chất nền gốm (như gốm Al₂O₃ với hàm lượng Al₂O₃ từ 96% đến 99,6%) cho các thiết bị điện tử tần số cao (như đèn LED và thiết bị vi sóng). Nhờ độ dẫn nhiệt cao (khoảng 30 W/m·K) và tổn thất điện môi thấp, nó phù hợp cho việc truyền tín hiệu tần số cao.
Linh kiện cách điện
Công tắc điện áp cao, vòng cách điện ống chân không, v.v. sử dụng điện trở suất cao (>10¹⁴ Ω·cm) và khả năng chống hồ quang.
Ưu điểm: Độ tinh khiết cao (hàm lượng Na₂O <0,1%), tránh sự suy giảm hiệu suất điện do tạp chất gây ra.
2. Gốm chịu
mài mòn Phớt cơ khí và ổ trục
Độ cứng (HV~2200) và khả năng chống mài mòn của gốm corundum trắng làm cho nó phù hợp với các môi trường khắc nghiệt như máy bơm hóa chất và ổ trục tốc độ cao, tuổi thọ của nó dài hơn 5~10 lần so với vật liệu kim loại.
Lớp phủ chống mài mòn
Bột corundum trắng được phủ lên bề mặt kim loại bằng phương pháp phun plasma để tăng khả năng chống mài mòn.
Ưu điểm: Khả năng chống ăn mòn (chống axit và kiềm) tốt hơn silicon carbide và silicon nitride.
3. Gốm sứ chịu nhiệt độ cao
Ống bảo vệ nhiệt điện và lớp lót lò
Corundum trắng có thể chịu được 1800℃ trong thời gian dài (2000℃ trong thời gian ngắn) và được sử dụng để bảo vệ các bộ phận đo nhiệt độ lò nhiệt độ cao hoặc lớp lót lò thiêu kết.
Vật liệu chịu lửa
Là chất phụ gia giúp cải thiện khả năng chống sốc nhiệt và độ bền của các vật liệu chịu lửa khác.
Ưu điểm: Hệ số giãn nở nhiệt thấp (8×10⁻⁶/℃) và khả năng chống sốc nhiệt tốt.
4. Gốm sinh học
Cấy ghép nha khoa và chỉnh hình
Corundum trắng có độ tinh khiết cao (như 99,5% Al₂O₃) được sử dụng cho khớp nhân tạo và cấy ghép nha khoa, có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời và không bị đào thải.
Ưu điểm: độ hoàn thiện bề mặt cao (Ra < 0,02μm), giảm thiểu tổn thương do ma sát mô.
5. Gốm quang học và trong suốt
Đèn natri áp suất cao
Gốm nhôm trong suốt (độ truyền sáng>95%) được sử dụng cho chiếu sáng độ sáng cao và có khả năng chống ăn mòn hơi natri ở nhiệt độ cao.
Vật liệu cửa sổ laser
Gốm sứ corundum trắng có khả năng truyền sáng tốt trong dải tia cực tím đến hồng ngoại.
Các quy trình chính: bột siêu mịn (kích thước hạt <0,1μm) và thiêu kết chân không là cần thiết để đạt được mật độ cao.
6. Gốm cảm biến
Ma trận cảm biến khí/độ ẩm
Gốm corundum trắng xốp được sử dụng làm vật liệu mang để tải các vật liệu nhạy cảm (như ZnO, SnO₂), tận dụng tính ổn định và diện tích bề mặt riêng cao của chúng.
Ưu điểm: Trơ về mặt hóa học, tránh phản ứng giữa nền và vật liệu nhạy cảm.
7. Các ứng dụng chức năng khác
Chất mang xúc tác
Al₂O₃ xốp có diện tích bề mặt riêng cao được sử dụng để làm sạch khí thải ô tô (như chất xúc tác ba chiều).
Vật liệu che chắn ngành công nghiệp hạt nhân
Hấp thụ bức xạ neutron và chịu được bức xạ nhiệt độ cao.
Những điểm chính của quy trình
Chuẩn bị bột: Cần kiểm soát quá trình chuyển đổi tinh thể α-Al₂O₃ (thường thu được bằng cách nung nhôm hydroxit hoặc nhôm sunfat).
Chất trợ thiêu kết: Thêm MgO (0,1%~0,5%) để ức chế sự phát triển bất thường của hạt và cải thiện mật độ.
Công nghệ đúc: Ép khô, ép đẳng tĩnh hoặc ép phun, tùy theo độ phức tạp của chi tiết.