O coríndon branco (α-alumina) tem uma vasta gama de aplicações no campo das cerâmicas funcionais devido ao seu elevado ponto de fusão, elevada dureza, excelente estabilidade química e propriedades isolantes. Segue-se uma análise das suas aplicações específicas e vantagens:
1. Cerâmicas eletrónicas:
Substratos e materiais de embalagem.
O coríndon branco é utilizado no fabrico de substratos cerâmicos (como cerâmicas de Al₂O₃ com um teor de Al₂O₃ de 96% a 99,6%) para dispositivos eletrónicos de alta frequência (como LEDs e dispositivos de micro-ondas). Devido à sua elevada condutividade térmica (cerca de 30 W/m·K) e baixa perda dielétrica, é adequado para a transmissão de sinais de alta frequência.
Componentes isolantes
Interruptores de alta tensão, anéis de isolamento de tubos de vácuo, etc. utilizam a sua elevada resistividade (>10¹⁴ Ω·cm) e resistência ao arco.
Vantagens: Elevada pureza (teor de Na₂O <0,1%), evitando a degradação do desempenho elétrico provocada por impurezas.
2. Cerâmicas resistentes ao desgaste
Vedantes mecânicos e rolamentos
A dureza (HV~2200) e a resistência ao desgaste da cerâmica de coríndon branco tornam-na adequada para ambientes agressivos, como bombas químicas e rolamentos de alta velocidade, e a sua vida útil é 5 a 10 vezes superior à dos materiais metálicos.
Revestimento resistente ao desgaste
O pó de coríndon branco é aplicado na superfície metálica por pulverização de plasma para aumentar a resistência ao desgaste.
Vantagens: A resistência à corrosão (resistência aos ácidos e aos álcalis) é melhor do que a do carboneto de silício e do nitreto de silício.
3. Tubo de proteção de termopar cerâmico de alta temperatura e revestimento de forno
O coríndon branco pode suportar 1800℃ durante um longo período (2000℃ durante um curto período) e é utilizado para a proteção de elementos de medição de temperatura de fornos de alta temperatura ou revestimento de fornos de sinterização.
Materiais refractários
Como aditivo para melhorar a resistência ao choque térmico e a resistência de outros materiais refractários.
Vantagens: Baixo coeficiente de dilatação térmica (8×10⁻⁶/℃) e boa resistência ao choque térmico.
4. Biocerâmica
Implantes dentários e ortopédicos
O coríndon branco de elevada pureza (como 99,5% Al₂O₃) é utilizado para articulações artificiais e implantes dentários, com excelente biocompatibilidade e sem rejeição.
Vantagens: elevado acabamento superficial (Ra<0,02μm), reduzindo os danos por fricção nos tecidos.
5. Cerâmicas óticas e transparentes
Tubos de lâmpadas de sódio de alta pressão
As cerâmicas de alumina transparentes (transmitância > 95%) são utilizadas para iluminação de alto brilho e são resistentes à corrosão por vapor de sódio a alta temperatura.
Materiais de janela laser As
cerâmicas de coríndon branco têm uma boa transmissão de luz nas gamas de ultravioleta a infravermelho.
Principais processos: pós ultrafinos (tamanho de partícula <0,1 μm) e sinterização a vácuo são necessários para obter uma elevada densidade.
6. Cerâmica
do sensor Matriz do sensor de gás/humidade
As cerâmicas de coríndon branco poroso são utilizadas como transportadores para carregar materiais sensíveis (como ZnO, SnO₂), aproveitando a sua estabilidade e elevada área superficial específica.
Vantagens: Inércia química, evitando a reação entre a matriz e materiais sensíveis.
7. Outras aplicações funcionais
O catalisador
Al₂O₃ poroso com elevada área superficial específica é utilizado para a purificação de gases de escape de automóveis (como catalisador de três vias).
Material de blindagem da indústria nuclear
Absorve a radiação de neutrões e é resistente à irradiação a alta temperatura.
Pontos principais do processo
Preparação do pó: É necessário controlar a transformação do cristal α-Al₂O₃ (geralmente obtido por calcinação de hidróxido de alumínio ou sulfato de alumínio).
Auxiliar de sinterização: adicionar MgO (0,1%~0,5%) para inibir o crescimento anormal dos grãos e melhorar a densidade.
Tecnologia de moldação: Prensagem a seco, prensagem isostática ou moldagem por injeção, selecionadas de acordo com a complexidade do componente.