Trong ngành sản xuất hiện đại và công nghiệp công nghệ cao, câu hỏi “Gốm sứ là vật liệu tự nhiên hay nhân tạo?” thường được các kỹ sư công nghệ và nhân viên mua hàng thảo luận. Gốm sứ có nhiều loại, từ đồ gốm, sứ cổ đại đến các vật liệu gốm sứ tiên tiến hiện đại như nhôm oxit, nitơ silic, nitơ nhôm, zirconium oxit, v.v. Bản chất của gốm sứ đã dần dần chuyển từ sản phẩm nguyên liệu tự nhiên truyền thống sang vật liệu kỹ thuật nhân tạo với trọng tâm là chế tạo hóa học chính xác.

Bài viết này sẽ bắt đầu từ thành phần của gốm sứ, nguyên liệu sản xuất, thành phần chính, cách phân loại và lĩnh vực ứng dụng hiện đại, phân tích một cách có hệ thống các đặc tính cơ bản của gốm sứ, đồng thời kết hợp kinh nghiệm sản xuất của Công ty TNHH Gốm sứ Zhihao trong lĩnh vực gốm sứ kỹ thuật, cung cấp tài liệu tham khảo chuyên môn cho các kỹ sư và nhân viên mua hàng.

Gốm sứ (Ceramic) là một loại vật liệu rắn được sản xuất từ các vật liệu vô cơ phi kim loại, qua quá trình nung ở nhiệt độ cao. Các đặc tính chính của nó bao gồm: độ cứng cao, chống mài mòn, chống ăn mòn, cách điện tốt và chịu nhiệt độ cao.

Gốm sứ chủ yếu được chế tạo từ hỗn hợp khoáng vật tự nhiên và bột tổng hợp. Gốm sứ truyền thống chủ yếu sử dụng các khoáng vật tự nhiên như đất sét, fenspat, thạch anh, trong khi gốm sứ công nghiệp hiện đại (hay còn gọi là gốm sứ kỹ thuật) thường sử dụng các hợp chất như oxit, nitrit, cacbua đã được tinh chế hoặc tổng hợp nhân tạo.

Quy trình chế tạo gốm sứ điển hình bao gồm:

1. Chuẩn bị nguyên liệu (chuẩn bị bột và trộn)

2. Đúc khuôn (ép, rót, đúc phun, v.v.)

3. Sintering (compaction at high temperatures)

4. Chế biến sau (mài chính xác, đánh bóng, cắt)

Từ quy trình này có thể thấy, “tính chất tự nhiên” của gốm sứ chỉ tồn tại ở nguồn nguyên liệu, trong khi tính năng và cấu trúc của nó chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học và các thông số kỹ thuật được kiểm soát nhân tạo.

Thành phần chính của gốm sứ có thể được phân loại thành các loại sau đây tùy theo mục đích sử dụng:

Do đó, thành phần chính của gốm sứ không chỉ giới hạn ở khoáng vật tự nhiên, mà còn được điều chỉnh thành phần hóa học của bột bằng phương pháp nhân tạo để đáp ứng các yêu cầu về tính năng khác nhau.

Theo nhu cầu ứng dụng khác nhau, vật liệu dùng để sản xuất gốm sứ có thể được phân loại thành:

1. Nguyên liệu cơ bản:

   • Đất sét tự nhiên (chứa SiO₂, Al₂O₃, v.v.)

   • Feldspar (chất trợ chảy)

   • Thạch anh (khung cấu trúc)

2. Bột chức năng:

   • Bột nhôm oxit tinh khiết cao (>99.9%)

   • Bột nhôm nitrua nano

   • Bột zirconium oxit ổn định (trộn với Y₂O₃)

   • Bột nitrua silic, bột cacbua silic

3. Phụ gia và chất phụ gia:

   • Chất kết dính hữu cơ (PVA, PEG)

   • Chất trợ nung kết (MgO, Y₂O₃)

   • Chất phân tán, chất tạo lỗ

Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, Công ty TNHH Gốm sứ Zhihao sử dụng nguyên liệu có độ tinh khiết cao và công nghệ kỹ thuật bột mịn chính xác, đảm bảo hạt gốm phân bố đồng đều, kiểm soát chính xác ranh giới tinh thể, từ đó đạt được các tính chất cơ học và nhiệt học xuất sắc.

• Chi phí hợp lý, độ bền cao, chống mài mòn tốt, tính cách điện xuất sắc.

• Ứng dụng: Phụ tùng cách điện, van bơm, ống lót trục máy, phụ tùng làm kín.

• Được mệnh danh là “thép gốm”, có độ bền và độ cứng cao.

• Ứng dụng: Vòng bi chính xác, dụng cụ cắt, phục hình nha khoa.

• Có độ bền cao, mật độ thấp, khả năng chống sốc nhiệt mạnh.

• Ứng dụng: Các bộ phận động cơ, thiết bị nhiệt, ổ bi.

• Độ dẫn nhiệt cao (>170W/m·K), độ cách nhiệt cao.

• Ứng dụng: Tấm nền tản nhiệt bán dẫn, mô-đun công suất, vỏ bọc LED.

• Độ cứng cao, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao.

• Ứng dụng: Vòi phun chống mài mòn, phớt cơ khí, ống lò.

Công ty TNHH Gốm sứ Zhihao có khả năng sản xuất thành thạo trong cả năm loại vật liệu gốm sứ trên, có thể sản xuất theo yêu cầu và gia công chính xác theo bản vẽ thiết kế của khách hàng.

So với gốm sứ truyền thống, gốm sứ tiên tiến nhấn mạnh hơn vào định hướng tính năng và kiểm soát quy trình sản xuất chính xác. Đặc điểm của nó là:

• Độ tinh khiết cao (tạp chất <0,1%)

• Kích thước hạt có thể kiểm soát (cấp micromet hoặc cấp nanomet)

• Điều chỉnh chính xác nhiệt độ nung kết và khí quyển

• Có nhiều chức năng như điện, nhiệt, lực, ánh sáng, v.v.

Các loại gốm sứ tiên tiến chủ đạo hiện nay bao gồm:

• Silicon nitride (Si₃N₄): Bộ phận cơ khí chịu nhiệt độ cao, vòng bi hàng không.

• Aluminum nitride (AlN): Substrate dẫn nhiệt, vỏ bọc bán dẫn

• Silicon carbide (SiC): Điện trở gia nhiệt, thân bơm chống ăn mòn

• Zirconium oxide (ZrO₂): Implant y tế, dụng cụ phẫu thuật, cảm biến.

• Gốm composite oxit nhôm: bảng mạch đa lớp, giá đỡ cách điện

Công ty TNHH Gốm sứ Zhihao đã có nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực gốm sứ tiên tiến, sở hữu chuỗi công nghệ hoàn chỉnh từ chuẩn bị nguyên liệu, ép đùn đồng nhất áp suất, nung không áp suất đến mài siêu chính xác. Sản phẩm của công ty được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao như điện tử bán dẫn, thiết bị cơ khí, năng lượng mới, hàng không vũ trụ, v.v.

Câu trả lời cho câu hỏi này cần được xem xét theo từng giai đoạn:

• Gốm sứ truyền thống (như đồ gốm, đồ sứ):
  Chủ yếu được làm từ các khoáng chất tự nhiên (như kaolin, feldspar, thạch anh), do đó thuộc loại sản phẩm chế biến từ nguyên liệu tự nhiên.

• Gốm kỹ thuật hiện đại (như oxit nhôm, nitrit silic, nitrit nhôm):
  Các bột gốm này chủ yếu được sản xuất thông qua tổng hợp hóa học, lắng đọng vật lý trong pha khí hoặc phản ứng amoniac hóa, không còn phụ thuộc vào khoáng vật tự nhiên, do đó nên được phân loại là vật liệu nhân tạo.

Theo định nghĩa khoa học, bất kỳ vật liệu vô cơ nào được chế tạo bằng cách kiểm soát thành phần hóa học và điều kiện nung kết đều có thể được coi là vật liệu gốm nhân tạo.

Tổng hợp lại, gốm sứ vừa có nguồn gốc từ tự nhiên, vừa được tạo ra nhờ công nghệ nhân tạo.

• Nguyên liệu của nó có thể là tự nhiên, chẳng hạn như khoáng vật oxit;

• Tuy nhiên, tính năng và hình dạng của nó hoàn toàn phụ thuộc vào quy trình sản xuất thủ công.

Do đó, trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, gốm sứ đã phát triển từ “sản phẩm khoáng sản tự nhiên” thành “vật liệu chức năng nhân tạo”.
Đặc biệt trong lĩnh vực vi điện tử, năng lượng và cơ khí chính xác, việc chế tạo gốm sứ đã phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ tổng hợp bột và kiểm soát quá trình nung kết, trong khi các tính chất tự nhiên chỉ tồn tại như cơ sở hóa học.

Công ty TNHH Gốm sứ Zhihao là một trong những doanh nghiệp tiêu biểu cho sự chuyển đổi này. Công ty kết hợp vật liệu truyền thống với công nghệ kỹ thuật hiện đại, sử dụng bột có độ tinh khiết cao và thiết bị nung kết thông minh để cung cấp cho khách hàng các bộ phận gốm sứ cao cấp có tính ổn định cao, có thể gia công chính xác và đảm bảo tính đồng nhất trong sản xuất hàng loạt.

Bạn đã sẵn sàng biến thiết kế gốm sứ của mình thành hiện thực chưa?

Liên hệ với Zhigao Ceramics để có được giải pháp gia công gốm sứ tùy chỉnh đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất cho ứng dụng của bạn.