Alumina Ceramic, Ba tare da Cunkoso ba: Menene Shi, Me Ya Sa Yake Aiki, da Kada A Yi Amfani da Shi

Idan kana aiki da famfuna, murhuna, na'urorin lantarki, ko duk wani abu da ke lalacewa da sauri fiye da yadda ya kamata, to ka riga ka sadu da seramiki na alumina. Wataƙila ba ka kira shi da wannan suna ba. Wataƙila ka kira shi kawai “wancan ɓangaren fari mai tauri da ya fi ƙarfin ƙarfe da ke kewaye da shi.” Hakan ya yi. Na shafe shekaru ina fayyace shi, ina warware matsaloli, kuma wani lokaci ina muhawara game da alumina, kuma zan iya gaya muku wannan: ba ita ce keramiki mafi jan hankali a kasuwa ba. Ita ce wadda a zahiri ake amfani da ita.

Alumina ita ce aluminium oxide, Al₂O₃. A cikin sassan masana'antu ana sintering ɗinta zuwa keramiki mai cunkoso wanda yake da ƙarfi, mai hana wutar lantarki, mai juriya ga sinadarai, kuma abin mamaki yana da amfani iri-iri. Wannan haɗin ne ya sa ake ganinta a masana'antun da dama. Silicon carbide na iya cin nasara wajen gudanar da zafi. Zirconia na iya cin nasara wajen juriya. Alumina tana cin nasara a kan abubuwan da ba sa jan hankali amma suke da muhimmanci: samuwa, farashi, sauƙin sarrafawa a yanayin kore, da tarin kaddarori da suka “isa sosai” a wurare da dama a lokaci guda.

Tsarkin ba kalmar talla ba ce. Shi ne ƙayyadaddun bayanai.

Mutane suna cewa “alumina” kamar dai abu ɗaya ne. Ba haka ba ne. Fale-falen gogewa na 95% da bangaren vacuum na 99.8% 'yan'uwa ne, ba 'yan matafiya ba.

Matakai na ƙaramin masana'antu, sau da yawa a cikin kewayon 92–96%, su ne manyan masu aiki wajen juriya ga gogayya. Ka yi tunanin layukan ciki, bakin famfuna, kayan gogewa, faranti na bawul, jagororin yadi, da gabaɗaya masu hana wutar lantarki. Yawan nauyi yawanci yana kusan 3.6–3.75 g/cm³. Ƙarfin sa mai ƙarfi ne, tauri mai yawa, kuma farashinsa ya dace idan kana buƙatar yawa.

Idan aka tashi zuwa 99.5–99.8%, matakin gilashi yana raguwa, ƙwayoyin suna ƙara matsewa, kuma kayan ya fara yin kama da keramiki mai daidaito. Kauri na ƙaruwa zuwa 3.9 g/cm³. Ƙarfin lankwasawa yawanci yana tsakanin 350–430 MPa gwargwadon yadda aka sarrafa shi. Gudanar da zafi yana inganta. Ƙarfin dielectric yana ƙaruwa. Fitar da gas yana raguwa. Wannan shi ne daraja da kake so don masu rufin wutar lantarki masu ƙarfi, hanyoyin watsa wuta a cikin vacuum, kayan aikin semiconductor, tushe na fim mai siriri, da kayan aiki na zafin jiki mai yawa waɗanda ba za su jure sinadarai marasa tsari ba.

Akwai kuma tsarkin matuƙar girma. Yi amfani da shi idan kasafin kudi na plasma, na optik, ko na gurbacewa bai ba ka zaɓi ba. Kada ka yi amfani da shi saboda takardar bayanai tana da ban sha'awa. Tsarkin da ya fi yawa yana da tsada kuma ba lallai ne ya fi dacewa ga kowane aiki ba.

Yadda ainihin ake yin wannan ɓangaren

Yawancin keramiki na alumina suna farawa ne a matsayin foda da manna, sannan a samar da su ta matsa bushe, matsa isostatic, fitarwa, zuba laka, ko ƙirar allurar. Bayan haka sai a yi sintering, wanda sau da yawa yake sama da 1500°C. Sashin yana raguwa, yana ƙara kauri, sannan ya zama keramiki fari ko na launin ƙashin doki da aka saba gani.

Wannan shi ne inda yawancin ayyuka ke samun nasara ko faduwa. Yin sarrafa kayan aiki na kore ya fi rahusa fiye da gogewa da lu'u-lu'u na wani sashi da aka gasa. Idan siffar ta yi rikitarwa, yi tsara ta tun da wuri don wannan tsari. Idan saman dole ne ya zama daidai sosai, yi shirin gogewa, gogewa da lapha, ko walƙiya bayan sinter. Lulluɓe da ƙarfe (metallizing) na faruwa sosai a kan sassan lantarki. Lulluɓe da foda mai sheƙi (glazing) ana ganinsa a wasu sassa masu saurin lalacewa da kuma na masu rufin wuta. Babu wani abin mamaki a cikinsu. Sai dai kawai a yanke shawara kafin wani ya aiko da kyakkyawan samfurin CAD wanda ba za a iya kera shi cikin arha ba.

Abin da alumina ta fi kwarewa a kai

Tsayin daka shi ne taken. A sikeli na Mohs yana kusan 9. A aikace, hakan na nufin gogayya yayin zamewa, gogayya daga slurry, da taɓa waya ko zaren fiber ba sa lalata shi kamar yadda suke lalata ƙarfe ko polymer.

Hakanan, babban mai toshe wutar lantarki ne. Juriya ta yaduwa yawanci tana sama da 10¹⁴ ohm-cm a zafin ɗaki, kuma tana ci gaba da amfani a zafin da ya ƙaru fiye da yadda mafi yawan mutane ke tsammani daga “mai toshe keramiki.” Shi ya sa jikin buhunan walƙiya, tsokar resistor na wuta, murfin na'urorin gano abubuwa, da bushings na babban ƙarfin lantarki ke ci gaba da dogaro da seramiki na alumina.

A ta fuskar sinadarai, yana iya jimre wa nau'o'in sinadaran acid da dama, da yawancin ruwan aiki, da yanayin iska mai ƙara oksijin. Matakan da aka tsarkake sosai na iya aiki a cikin iska a kusan 1600–1700°C ba tare da ɗaukar nauyi ba, kodayake sassan ainihi suna da siffa, bambancin zafi, da kayan haɗawa waɗanda galibi ke rage wannan zafin. Gudun watsawar zafi matsakaici ne — yawanci a kewayon 20–35 W/m·K gwargwadon nau'i — don haka yana motsa zafi mafi kyau fiye da zirconia, amma ba silicon carbide ba ne.

Fa'idar da aka ɓoye ita ce balaga. Masana'antu sun san yadda ake matsa shi, ƙone shi, niƙa shi, da bincika shi. Lokutan isarwa da farashin kayan aiki yawanci sun fi natsuwa fiye da na keramiki masu ƙwarewa.

Inda za ka same shi a ƙasa

Sassan da ke lalacewa da farko: hatimin famfo, plungers, bushings, layukan cyclone, tayal na chute, bututun fesawar yashi, da layukan niƙa. Sannan na lantarki: substrates, bututun insulator, sassan walƙiya, feedthroughs. Sannan na zafi: bututun kariya na thermocouple, kayan daki na kilin, tallafin murhu. Kayan aikin likitanci da na dakin gwaje-gwaje suna amfani da shi idan dacewa da jiki ko rashin martani na sinadarai ya zama muhimmanci amma ba a buƙatar ƙarfi sosai ba. Na'urorin lantarki har yanzu suna son alumina 96% a matsayin ingantaccen matakin tushe saboda man shafawa yana manne da kyau kuma farashinsa ya kasance mai araha.

Na ga irin wannan tsari sau da yawa. Kujerar ƙarfe tana ɗaukar watanni uku. Kujerar alumina tana ɗaukar shekara guda. Kwararren jagorar polymer tana lalacewa. Jagorar alumina tana kiyaye girma. Wannan ba sihiri ba ne. Wannan ƙarfi ne da kwanciyar sinadarai.

Inda alumina ba ita ce amsar da ta dace ba

Yana da rauni. Juriya ga karyewa yawanci tana kusan 3–5 MPa·m½. Idan aikace-aikacen yana da tasirin bugun ƙasa mai ƙarfi, ba a daidaita shi yadda ya kamata, ko kuma zai iya fuskantar girgizar jan hankali, zirconia ko haɗe-haɗe mai ƙarfi zai iya cetonka. Idan kana buƙatar zafi ya ratsa cikin ɓangaren, duba aluminum nitride ko silicon carbide. Idan sinadaran sun kasance alkaline sosai a zafin jiki mai yawa, gwada shi da hankali. Kuma idan wani na ƙoƙarin amfani da alumina mai ramuka ko mara tsarki a cikin tsarin vacuum mai ƙarfi da tsarkin sinadari mai yawa, hana su. Sunan da ke kan akwatin ba shine kayan da ke cikin ɗakin ba.

Yin ƙayyade tsarki fiye da kima wata kuskure ce ta gargajiya. Jikin 99.8% a cikin bututun slurry mai datti sau da yawa kawai wani ɓangare ne mai tsada na 96%.

Ta yaya za a tsara shi ba tare da ɓata wata ba

Kada ka aika “alumina ceramic” ka yi fatan zai yi aiki. Bayyana tsarkin, ƙarfin cunkoso, ƙarfin a zafin jiki idan yana da muhimmanci, kammalawar saman, da yanayin muhalli: kafofin, pH, zafin jiki, ƙarfin lantarki, nau'in lalacewa, da ko ɓangaren zai fuskanci bugun. Tambayi ko mai kaya yana magana ne game da halayen kayan bayan an gasa ko halayen bayan an niƙa kuma an yi masa sheki. Waɗannan ba su yi daidai ba.

Idan kana zaɓar kayan aiki don sabuwar layi, fara da alumina sai dai idan akwai dalili mai ƙarfi da zai hana hakan. Shi ne keramiki na fasaha da aka saba amfani da shi saboda akwai dalili. Yana da ƙarfi, mai hana wutar lantarki, mai juriya ga sinadarai, kuma mai ma'ana a kasuwanci. Idan aikace-aikacen ya fi dacewa da zirconia ko silicon carbide, ka faɗi haka. Manufar ba sayar da keramiki mafi ƙyalli ba ce. Manufar samar da wani sashi da zai ci gaba da aiki.

Wannan alumina ce. Ba abin asiri ba. Ba sabon salo ba. Kawai farar keramiki ce da ke bayyana koyaushe saboda tana aiki. Idan kana da matsalar sawa, rufewa, ko zafin gaske a kan teburin aiki, fara da ita — ka daidaita daraja da aikin, ba da takardar talla ba.