알루미나 세라믹은 α-알루미나(α-Al₂O₃)를 주 결정상으로 하는 고성능 세라믹 소재입니다. 뛰어난 물리적, 화학적, 기계적 특성으로 인해 산업, 전자, 의료 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
준비 과정
1. 원료 준비: 보크사이트 정제 또는 화학 합성을 통해 고순도 알루미나 분말을 생산합니다.
2. 형성:
건식 프레스(단순 형태)
슬립 캐스팅(복잡한 형상)
등압 프레스(고성능 부품)
3. 소결: 대기압 소결 또는 열압착 소결을 통한 고온 치밀화(1600°C~1800°C).
4. 후처리: 정밀 연삭 및 연마 (극도로 경도가 높아 가공 비용이 높음).
분류 (Al₂O₃ 함량 기준)
표준 알루미나 세라믹: 75%–95% Al₂O₃는 일반적인 내식성 및 내마모성 부품에 사용됩니다.
고순도 알루미나 세라믹(≥99%): 절연 기판, 인공 관절 등 전자 및 생물 의학 분야에 응용됩니다.
투명 알루미나 세라믹: 99.9% 이상의 순도, 고압 나트륨 램프 및 적외선 창에 사용됩니다.
장점과 단점
장점:
전반적으로 균형 잡힌 특성(경도, 내열성, 절연성).
풍부한 원료 공급원과 상대적으로 저렴한 비용(질화규소, 탄화규소 등에 비해).
단점:
취성이 높고 열충격 저항성이 낮음 (복합재료 개량을 통해 개선 가능).
높은 정밀도의 가공이 어렵다는 단점이 있지만, 알루미나 세라믹은 비용 효율성과 성능의 균형을 잘 갖춘 소재로서 가장 널리 사용되는 구조용 세라믹 중 하나입니다. 알루미나 세라믹은 신에너지 및 반도체와 같은 신흥 분야에서 상당한 성장 잠재력을 지니고 있습니다.
매개변수
일반적인 값
단위
비고
청정
92%, 95%, 96%, 99%, 99.5%, 99.9%
%
일반적으로 순도가 높을수록 성능이 우수합니다.
밀도
3.6 3.98
g/cm³
99% 순도 달성
굽힘 강도
300 400 (96%) / 350 450 (99%)
MPa
소결 공정의 영향을 받음
압축 강도
2000 3000
MPa
고경도 소재
영률
300 380
그페이
높은 강성
비커스 경도(HV)
1500 1800
kgf/mm²
높은 내마모성
파괴 인성(KIC)
3.5 4.5
MPa·m¹/²
상대적으로 약하고 부서지기 쉬운 재질
열팽창 계수
7 8 (20-1000°C)
×10⁻⁶/K
온도에 따라
열전도율
20 30 (25°C)
와트/(m·K)
대부분의 세라믹보다 우수함
최대 작동 온도
1500 1700
°C
무부하 조건에서
유전 상수 (1MHz)
9 10
-
전자제품 포장에 흔히 사용됩니다.
체적 저항률(20°C)
>10¹⁴
Ω·cm
뛰어난 절연성
절연 강도
10 15
kV/mm
고전압 절연 응용 분야
애플리케이션
전자 산업: 집적 회로 기판, 절연체, 센서. 기계 산업: 절삭 공구, 베어링, 내마모성 라이너. 의료 기기: 인공 고관절, 치과 임플란트(우수한 생체 적합성). 화학 산업: 내식성 펌프 및 밸브, 촉매 담체. 에너지 분야: 나트륨 램프 튜브, 리튬 배터리 분리막 코팅. 군사/항공우주: 방탄복, 로켓 노즐.
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