Il corindone bianco (α-allumina) ha un’ampia gamma di applicazioni nel campo delle ceramiche funzionali grazie al suo elevato punto di fusione, all’elevata durezza, all’eccellente stabilità chimica e alle proprietà isolanti. Di seguito è riportata un’analisi delle sue specifiche applicazioni e dei suoi vantaggi:
1. Ceramiche elettroniche
Substrati e materiali di imballaggio
Il corindone bianco viene utilizzato per produrre substrati ceramici (come ceramiche Al₂O₃ con un contenuto di Al₂O₃ dal 96% al 99,6%) per dispositivi elettronici ad alta frequenza (come LED e dispositivi a microonde). Grazie alla sua elevata conduttività termica (circa 30 W/m·K) e alla bassa perdita dielettrica, è adatto alla trasmissione di segnali ad alta frequenza.
Componenti isolanti
Interruttori ad alta tensione, anelli isolanti per tubi a vuoto, ecc. sfruttano la loro elevata resistività (>10¹⁴ Ω·cm) e resistenza all’arco.
Vantaggi: elevata purezza (contenuto di Na₂O <0,1%), evitando il degrado delle prestazioni elettriche causato dalle impurità.
2. Ceramiche resistenti all’usura
Tenute meccaniche e cuscinetti
La durezza (HV~2200) e la resistenza all’usura della ceramica al corindone bianco la rendono adatta ad ambienti difficili come pompe chimiche e cuscinetti ad alta velocità, e la sua durata è 5~10 volte superiore a quella dei materiali metallici.
Rivestimento resistente all’usura
La polvere di corindone bianco viene applicata sulla superficie metallica mediante spruzzatura al plasma per aumentare la resistenza all’usura.
Vantaggi: la resistenza alla corrosione (resistenza agli acidi e agli alcali) è migliore rispetto al carburo di silicio e al nitruro di silicio.
3. Ceramica ad alta temperatura
Tubo di protezione per termocoppie e rivestimento del forno
Il corindone bianco può resistere a 1800℃ per lungo tempo (2000℃ per breve tempo) e viene utilizzato per la protezione degli elementi di misurazione della temperatura del forno ad alta temperatura o del rivestimento del forno di sinterizzazione.
Materiali refrattari
Come additivo per migliorare la resistenza agli shock termici e la robustezza di altri materiali refrattari.
Vantaggi: basso coefficiente di dilatazione termica (8×10⁻⁶/℃) e buona resistenza agli shock termici.
4. Bioceramica
Impianti dentali e ortopedici
Il corindone bianco ad alta purezza (ad esempio Al₂O₃ al 99,5%) viene utilizzato per articolazioni artificiali e impianti dentali, con un’eccellente biocompatibilità e nessun rischio di rigetto.
Vantaggi: elevata finitura superficiale (Ra<0,02μm), riduzione dei danni da attrito sui tessuti.
5. Ceramiche ottiche e trasparenti
Tubi per lampade al sodio ad alta pressione
Le ceramiche di allumina trasparente (trasmittanza>95%) vengono utilizzate per l’illuminazione ad alta luminosità e sono resistenti alla corrosione dei vapori di sodio ad alta temperatura.
Materiali per finestre laser
La ceramica di corindone bianco ha una buona trasmissione della luce nelle bande ultraviolette e infrarosse.
Processi chiave: per ottenere un’elevata densità sono necessarie polveri ultrafini (dimensione delle particelle <0,1 μm) e sinterizzazione sotto vuoto.
6. Ceramica per sensori
Matrice per sensori di gas/umidità
La ceramica porosa di corindone bianco viene utilizzata come supporto per caricare materiali sensibili (come ZnO, SnO₂), sfruttando la loro stabilità e l’elevata superficie specifica.
Vantaggi: inerzia chimica, evita reazioni tra la matrice e i materiali sensibili.
7. Altre applicazioni funzionali
Supporto del catalizzatore
L’Al₂O₃ poroso con elevata superficie specifica viene utilizzato per la purificazione dei gas di scarico delle automobili (ad esempio, catalizzatore a tre vie).
Materiale schermante per l’industria nucleare
Assorbe le radiazioni neutroniche ed è resistente alle radiazioni ad alta temperatura.
Punti chiave del processo
Preparazione della polvere: è necessario controllare la trasformazione cristallina dell’α-Al₂O₃ (solitamente ottenuta mediante calcinazione dell’idrossido di alluminio o del solfato di alluminio).
Ausiliario di sinterizzazione: aggiungere MgO (0,1%~0,5%) per inibire la crescita anomala dei grani e migliorare la densità.
Tecnologia di stampaggio: pressatura a secco, pressatura isostatica o stampaggio a iniezione, selezionata in base alla complessità del componente.