Suurtehokeramiikka – löydä valmistajia ja toimittajia

Mitä on korkean suorituskyvyn keramiikka ja miten sitä valmistetaan?

Muita termejä huipputehokkaalle keramiikalle ovat tekninen keramiikka, teollisuuskeramiikka, tekninen keramiikka tai teollisuuskeramiikka. Suorituskykyinen keramiikka on erikoismateriaali, joka on optimoitu teollisuuden vaatimuksiin. Sille on ominaista mittapysyvyys, mekaaninen lujuus ja lämmönkestävyys. Jatkuva rasitus, korkeat lämpötilat ja lämpöshokit ovat vain osa vaatimuksista, jotka kohdistuvat näihin teknisiin materiaaleihin. Sovellusalueita ovat laitteet, järjestelmät ja koneet, kuten keskitystapit, leikkuutyökalut, laakerit tai suuttimet jne.
Teollisuuskeramiikka saa ominaisuutensa vasta valmistusprosessin, "sintrauksen", kautta. Lähtömateriaaleina käytetään alumiinioksidia, piidinitridiä ja zirkoniumoksidia.

Tämäntyyppisten keraamisten tuotteiden valmistukseen tarvitaan ensin perusjauhetta. Tämä valmistetaan lämpöprosessilla, jonka tarkoituksena on mahdollistaa hiukkasten tavoitteellinen suunnittelu. Näin voidaan saavuttaa räätälöityjä tuoteominaisuuksia.

Jauheen valmistuksessa käytettävät prosessiparametrit ovat seuraavat:

• homogeeninen ja esiasetettu säädettävä viipymäaika 100 ms:stä 10 s:iin
• säädettävä kaasuilmakehä hapeton tai hapettava
• sykkivän kuumakaasuvirtauksen säädettävä taajuus ja amplitudi
• homogeeninen prosessilämpötila 200 ja 900 °C:n välillä
• Raaka-aine: kiinteät aineet, liuokset tai suspensiot.

Näin teknisen keramiikan lähtöjauheen ominaisuudet voidaan saavuttaa kohdennetusti.

Alumiininitridi (AIN) - Materiaali teolliseen keramiikkaan

Tämän lähtöaineen erityispiirre on sen erittäin hyvä sähköinen eristyskyky ja erittäin korkea lämmönjohtavuus.

Tämän materiaalin ominaisuuksia ovat mm:

• Erittäin korkea lämmönjohtavuus (>200 W/mK)
• Korkea sähköneristyskyky (>1.1012 Ωcm)
• Lujuus kaksoisrengasmenetelmän mukaan >320 MPa (kaksiakselinen lujuus)
• Alhainen lämpölaajeneminen 4-6x10-6K-1 (20-1000 °C:n välillä)
• Erittäin hyvä metalloituvuus

Alumiininitridi soveltuu näin ollen erityisen hyvin mikroelektroniikkaan ja tehoelektroniikkaan. Eräitä sovelluksia ovat esimerkiksi LED-valaistustekniikan jäähdytyselementit, puolijohteiden valmistuksessa käytettävät piirikannattimet tai suuritehoinen elektroniikka.

Muita sovellusmahdollisuuksia ovat mm:

• polttotyynyt
• Kaksipuolinen jäähdytys
• nestejäähdytys
• Puristettu keramiikka
• jäähdytyselementti
• lämmönsiirto
• Laseroidut substraatit (keramiikka)
• Puristetut substraatit (keramiikka)
• Rei'itetyt substraatit (keramiikka)
• LED-tekniikka / LED-keramiikka
• Painetut piirilevyt, keraamiset
• Metallistettu alumiininitridikeraamiikka
• Korkean suorituskyvyn keramiikasta valmistetut putket
• Putket erikoissovelluksia varten
• Sandwich-jäähdytin
• setterilevyt
• sintrausalustat
• alustat
• Lämmönhallinta.

Pii-alumiinanitridistä (SiAlON) valmistettu huipputehokas keramiikka

Tämä on teknisten keraamisten tuotteiden uusinta sukupolvea ja kuuluu piinitridien ryhmään. Tämän tyyppinen tekninen keramiikka koostuu faaseista α-SiAlON, β-SiAlON ja puolikiteisestä tai amorfisesta raerajafaasista. Tälle materiaalille on ominaista paljon suurempi kovuus samalla sitkeydellä kuin piidinitridillä. Kolme faasia takaavat korkean ja kohdennetun mukautuvuuden eri sovellusten vaatimusprofiileihin.

Gradienttimateriaalin valmistus on mahdollista tietyin edellytyksin. Pinnalla on suurempi osuus α-SiAlONia kuin sisäpuolella. Tämä on erityisen hyödyllistä metallien leikkaamiseen käytettävien erittäin kulutusta kestävien leikkauskeraamisten laatujen osalta. Tuloksena on erittäin korkea kulutuskestävyys. Sisäinen halkeilunkestävyys saavuttaa siten erittäin korkean tason. Tämäntyyppisiä keraamisia käytetään pääasiassa tribologisesti erittäin rasitetuissa rakennusosissa paperiteollisuudessa.

Tähän keraamiseen materiaaliin perustuvia tuotteita ovat mm:

• Keraamiset leikkausmateriaalit
• korkean suorituskyvyn leikkausmateriaalit
• leikkauslevyt
• leikkausmateriaalit
• leikkauskeramiikka
• leikkaustekniikka
• indeksoitavat terät

Missä huipputehokasta keramiikkaa käytetään?

Teknistä keramiikkaa käytetään pääasiassa korkean lämpötilan tekniikassa, koneenrakennuksessa, pintakäsittelyssä ja sähkötekniikassa. Juuri tällä materiaalilla voidaan toteuttaa erittäin hyvin asiakaskohtaisia komponentteja. Innovatiivinen suunnittelu, itse kehitetyt materiaalit, laaja taustatietämys sekä vuosien kokemus mahdollistavat erinomaiset mittatilaustuotteet jatkuvaan teolliseen käyttöön.

Sähkötekniikan alalla teknistä keramiikkaa käytetään seuraavissa kohteissa

• Nesteiden eristysputket,
• Ultrakorkea tyhjiö ja kaasut,
• Tukieristimet,
• Kiihdytystekniikan komponentit,
• Lämpötila-anturien komponentit,
• paine ja happipitoisuus sekä
• Korkean paineen ohjaimet offshore- ja offshore-teknologiaa varten

erittäin menestyksekkäästi käytetty.

Päätelmät

Kehittynyt keramiikka on toinen termi tekniselle keramiikalle, teollisuuskeramiikalle ja tekniselle keramiikalle. Lähtöaineista riippuen tällä erittäin korkealaatuisella lähtöaineella on erityisominaisuuksia, jotta lopputuotteet voidaan valmistaa tarkasti asiakkaan vaatimusten mukaisesti. Kulutuskestävyys, sitkeys, lämmönkestävyys ja mittapysyvyys ovat vain joitakin niistä korkeista vaatimuksista, jotka tämän materiaalin on täytettävä. Tämän teknisen materiaalin pitkäikäisyys on erinomainen ja säästää korkeilta kulutuskustannuksilta, joita syntyisi erityisesti jatkuvassa käytössä, jossa vaatimukset ovat korkeat.