Seramik alumina biasanya merujuk kepada bahan seramik yang mengandungi 70% atau lebih α-Al₂O₃. Seramik alumina dengan kandungan α-Al₂O₃ yang tinggi kadang-kadang dinamakan mengikut mineral bagi fasa kristal utamanya, yang dikenali sebagai korundum.

Berbanding dengan seramik konvensional, seramik alumina berbeza dengan ketara dari segi komposisi dan proses pembuatan. Manakala seramik biasa biasanya dihasilkan melalui tiga peringkat—formulasi bahan mentah, pembentukan badan hijau, dan pembakaran dalam ketuhar—kebanyakan seramik alumina dihasilkan menggunakan teknologi sintering serbuk.

Seramik alumina mempunyai kestabilan struktur dan merupakan bahan seramik yang paling meluas digunakan serta berkuantiti tertinggi dalam kalangan seramik oksida. Secara amnya, semakin tinggi kandungan alumina dalam seramik ini, semakin cemerlang prestasinya.

Oksida aluminium dipanggil seramik terutamanya kerana ia memiliki sifat asas dan ciri struktur bahan seramik. Walaupun oksida aluminium adalah sebatian tertentu (Al₂O₃), apabila dikenakan proses penyediaan seramik seperti pembentukan dan sintering, ia membentuk bahan yang mempamerkan sifat seramik.

Seramik alumina mempunyai ciri-ciri asas seramik tradisional, termasuk kekerasan tinggi, ketahanan haus tinggi, ketahanan suhu tinggi dan ketahanan kakisan, serta mempamerkan sifat penebat elektrik yang cemerlang. Ciri-ciri ini menjadikan bahan alumina selaras dengan definisi luas seramik.

Seperti seramik berteknologi tinggi moden, seramik alumina menggunakan bahan mentah berkepekaan tinggi dan oleh itu juga dirujuk sebagai seramik tepat, seramik khas, atau seramik berteknologi tinggi. Ia membolehkan kawalan tepat ke atas komposisi dan mempamerkan sifat luar biasa, yang membezakannya dengan ketara daripada seramik tradisional.

Seramik alumina dan kaca kedua-duanya adalah bahan anorganik bukan logam, namun ia menunjukkan perbezaan ketara: seramik adalah bahan polikristalin yang terdiri daripada fasa kristal dan fasa kaca kecil, manakala kaca biasa adalah bahan amorf tipikal; seramik kebanyakannya anisotropik dengan sifat mekanikal yang cemerlang (kekerasan tinggi, ketahanan haus, dan kekuatan lenturan), manakala kaca adalah isotroik dengan sifat tegangan dan lenturan yang lebih lemah, mudah retak rapuh; Dari segi kestabilan kimia, seramik alumina menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap kakisan asid dan alkali berbanding kaca konvensional. Dari segi ketelusan, seramik standard umumnya tidak tembus cahaya, hanya alumina tulen berketumpatan tinggi yang mampu menghasilkan variasi separa tembus cahaya. Kaca pula secara semula jadi telus tetapi mempunyai sifat mekanikal yang lebih lemah.

Alumina dan zirkonia (ZrO₂) adalah dua seramik kejuruteraan biasa, masing-masing mempunyai ciri tersendiri dari segi komposisi, sifat, dan kos:

• Komposisi dan Penampilan: Aluminium oksida terutamanya terdiri daripada Al₂O₃, dengan sampel tulen kelihatan putih atau kuning pucat; zirkonium oksida terdiri daripada ZrO₂, biasanya berwarna putih susu, dan menjadi hampir putih pada tahap kemurnian tinggi. Kedua-duanya boleh mengandungi bahan pewarna (seperti kromium) untuk menghasilkan seramik berwarna.
• Ketumpatan: Ketumpatan oksida zirkonium adalah jauh lebih tinggi berbanding oksida aluminium (kira-kira 6.0 g/cm³ berbanding 3.9 g/cm³), iaitu kira-kira 1.3–1.5 kali ganda ketumpatan oksida aluminium. Oleh itu, produk oksida zirkonium dengan isipadu yang sama adalah lebih berat.
• Sifat mekanikal: Aluminium oksida adalah agak keras (keras Mohs ≈ 9) dan tahan haus, tetapi mempunyai ketahanan sederhana; zirkonium oksida pula mempamerkan ketahanan yang sangat baik, dengan pengerasan transformasi fasa membolehkan bahan ini mencapai ketahanan retakan yang tinggi. Biasanya, zirkonia mempamerkan kekuatan mampatan dan lenturan yang lebih tinggi berbanding alumina, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang mudah terdedah kepada impak; sebaliknya, alumina menunjukkan kekuatan lenturan yang sedikit lebih tinggi daripada zirkonia. Perbandingan industri menunjukkan: “Alumina umumnya mempunyai ketegaran dan ketahanan haus yang lebih tinggi, manakala zirkonia menawarkan kekuatan lenturan dan ketahanan yang lebih unggul.”
• Ketahanan suhu tinggi: Zirkonia mempunyai titik lebur kira-kira 2715°C, jauh lebih tinggi berbanding alumina (2050°C). Ini menjadikan zirkonia lebih stabil dalam persekitaran suhu yang sangat tinggi; bagaimanapun, dalam aplikasi praktikal, alumina mencukupi untuk kebanyakan keperluan suhu tinggi.
• Konduktiviti terma dan penebat elektrik: Aluminium oksida menunjukkan konduktiviti terma yang lebih tinggi berbanding zirkonia dan berfungsi sebagai penebat elektrik yang sangat baik; zirkonia mempunyai konduktiviti terma yang lebih rendah tetapi mempamerkan ketahanan kejutan terma yang cemerlang dan kestabilan kimia.
• Kos: Aluminium oksida mempunyai sumber bahan mentah yang banyak, proses penyediaan yang matang, dan harga yang agak rendah; zirkonium oksida melibatkan kos penyediaan yang lebih tinggi (memerlukan rawatan penstabilan seperti doping bumi jarang) dan dijual pada harga yang lebih mahal. Secara keseluruhan, setiap bahan mempunyai kelebihan tersendiri, memerlukan keseimbangan antara prestasi bahan dan kos semasa memilih antara keduanya.

Pemesinan seramik alumina adalah teknologi tepat. Disebabkan kekerasan tinggi bahan seramik, pemotongan dan pemesinan komponen kompleks yang tidak simetri menimbulkan kesukaran yang ketara.

Penyediaan bahan mentah: Kekotoran, saiz zarah dan pengagihan serbuk alumina, serta reaktivitinya, adalah faktor penting yang mempengaruhi pemprosesan seramik alumina dan prestasi produk yang terhasil. Serbuk alumina yang biasa digunakan boleh dikategorikan kepada serbuk alumina piawai gred industri dan serbuk reaktif ultra-halus berkepekatan tinggi.

Proses sintering: Semasa sintering serbuk alumina tulen, pertumbuhan butir berlaku bersama pembentukan butir yang luar biasa besar (dipanggil rekristalisasi sekunder). Ini mungkin mengakibatkan retakan pada produk atau terperangkapnya liang dalam butir, menyebabkan kecacatan dan menghalang pencapaian ketumpatan yang mencukupi.

Penambahan bahan tambahan seperti MgO mengekang rekristalisasi sekunder, membolehkan seramik alumina menghampiri ketumpatan teori dan menjadi tembus cahaya.

Atmosfera dan Kawalan Tekanan: Walaupun MgO dan oksida bumi jarang ditambah ke dalam seramik Al₂O₃, penyinteran dalam udara hanya menghasilkan ketumpatan hampir teori; penghantaran cahaya yang unggul hanya dicapai melalui penyinteran dalam atmosfera vakum atau hidrogen.

Seramik alumina 99% dan seramik alumina 95% adalah dua jenis bahan seramik alumina tulen tinggi yang biasa, berbeza dari segi sifat dan aplikasi.

• Seramik alumina 99%: Merujuk kepada seramik alumina dengan kandungan Al₂O₃ kira-kira 99.1%. Bahan ini digunakan dalam pembuatan crucible suhu tinggi, tiub relau tahan api, dan komponen tahan haus khusus seperti galas seramik, meterai seramik, dan cakera injap air.
• Seramik alumina 95: Merujuk kepada seramik alumina dengan kandungan Al₂O₃ kira-kira 95%. Utamanya digunakan sebagai komponen tahan kakisan dan haus. Seramik 85, yang sering mengandungi talk, mempamerkan sifat elektrik dan kekuatan mekanikal yang dipertingkatkan, membolehkan penyegelan hermetik dengan logam seperti molibdenum, niobium dan tantalum. Sesetengah varian digunakan dalam komponen peralatan vakum elektrik.

Seramik alumina berkepekaan tinggi merujuk kepada bahan seramik dengan kandungan Al₂O₃ melebihi 99.91% mengikut berat. Disebabkan suhu penyinteran mereka mencapai 1700°C dan panjang gelombang penembusan meliputi 1–6 μm, ia biasanya dibentuk menjadi kaca lebur untuk menggantikan krusibel platinum.

Dengan kemajuan teknologi, bahan seramik elektronik baharu sentiasa berkembang. Seramik oksida aluminium, sebagai salah satu seramik elektronik yang paling meluas digunakan, juga sedang mengalami penambahbaikan dan inovasi berterusan.

Seramik alumina bukan sahaja bahan penahan haba tradisional dan seramik kejuruteraan, tetapi juga seramik elektronik yang paling meluas digunakan dan sejenis bioseramik. Kerepotan semula jadi bahan ini sedang diperbaiki melalui formulasi komposit dengan ZrO₂, CeO₂, TiC, SiC dan bahan lain. Satu kelas baru seramik berbilang fasa sedang muncul, mempamerkan ketahanan yang baik, ketahanan terhadap hentakan mekanikal, dan kekuatan pada suhu tinggi yang cemerlang.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan permintaan yang semakin meningkat untuk seramik alumina telus dan kristal safir, teknologi untuk menghasilkan serbuk alumina berkepekatan tinggi, sangat halus, dan bahkan bersaiz nano telah berkembang pesat.

Seramik alumina telus disediakan menggunakan serbuk ultrahalus berketulenan tinggi 4N (99.991%) dengan saiz zarah di bawah 100 nm, manakala pertumbuhan kristal safir memerlukan ketulenan serbuk mencapai 5N (99.999%).

Apabila memilih seramik alumina, seseorang perlu menilai keupayaan pengeluaran pengeluar, kawalan ketulenan bahan mentah, piawaian pengurusan kualiti, dan pengalaman dalam bidang aplikasi tertentu. Seramik alumina berprestasi tinggi memerlukan formulasi serbuk yang teliti dan proses sintering pada suhu tinggi; peralatan penyediaan pengeluar, kepakaran teknikal, dan kapasiti inovasi R&D secara langsung mempengaruhi prestasi produk.

Di Zhihao Ceramics, kami mengkhusus dalam penyelidikan, pembangunan dan pengeluaran cakera seramik alumina berprestasi tinggi, menawarkan pelanggan kami rangkaian penyelesaian produk menyeluruh daripada seramik alumina 95% hingga 99.8%.