1. Die Rolle von weißem Aluminiumoxid in Schaumkeramiken
Schaumkeramiken sind hochporöse, schwammartige Strukturen, die hauptsächlich als Filter für geschmolzenes Metall (z. B. Aluminium, Eisen, Stahl, Kupfer) verwendet werden. Weißes Aluminiumoxid ist der primäre Rohstoff oder Zuschlagstoff , der das Keramikskelett dieses Filters bildet.
Seine Funktion besteht darin, ein starres, dreidimensionales Netzwerk zu erstellen, das:
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Fängt nichtmetallische Einschlüsse (Schlacke, Oxide) physikalisch ein .
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Absorbiert feine Verunreinigungen chemisch durch seine Oberfläche.
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Hält extremen Temperaturschocks stand, wenn es in geschmolzenes Metall getaucht wird.
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Widersteht Erosion und Auflösung durch das geschmolzene Metall.
2. Warum weißes Aluminiumoxid die bevorzugte Wahl ist
Im Vergleich zu anderen Materialien wie braunem Schmelzkorund oder Siliziumkarbid bietet weißes Aluminiumoxid eine überlegene Kombination von Eigenschaften für diese wichtige Anwendung:
| Eigentum | Warum es für Schaumkeramik wichtig ist | Vorteile von weißem Aluminiumoxid |
|---|---|---|
| Hohe Reinheit | Verunreinigungen können das geschmolzene Metall verunreinigen. | Al₂O₃-Gehalt > 99,5 % . Sehr geringe Mengen an Siliciumdioxid (SiO₂), Eisenoxid (Fe₂O₃) und anderen Flussmitteln. |
| Hohe Feuerfestigkeit | Muss in geschmolzenem Metall fest und stabil bleiben (z. B. Aluminium ~660 °C, Eisen ~1500 °C). | Extrem hoher Schmelzpunkt ( ~2050 °C ). |
| Hervorragende chemische Inertheit | Darf nicht mit der gefilterten Metallschmelze reagieren. | Sehr stabil in geschmolzenem Aluminium und anderen Nichteisenmetallen. |
| Gute Temperaturwechselbeständigkeit | Darf beim Eintauchen von Raumtemperatur in geschmolzenes Metall nicht reißen. | Seine reine, kristalline Struktur bietet eine gute Beständigkeit gegen thermische Belastungen. |
| Kontrollierte Partikelgröße | Bestimmt die Viskosität der Aufschlämmung, die Beschichtungsdicke und die endgültige Filterstärke. | Erhältlich in präzise abgestuften Partikelgrößenverteilungen. |
3. Wichtige Spezifikationen des Pulvers
Das Aluminiumoxidpulver hat keine einheitliche Größe, sondern eine sorgfältig abgestufte Partikelverteilung, um optimale Eigenschaften im Endprodukt sicherzustellen.
- Reinheit: > 99,5 % Al₂O₃ ist Standard. Dadurch wird die Bildung von glasartigen Phasen bei niedrigen Temperaturen minimiert, die die Keramikstruktur bei hohen Temperaturen schwächen.
- Partikelgrößenverteilung: Eine typische Mischung könnte Folgendes umfassen:
- Grobe Körner: -40 mesh bis -200 mesh (z. B. 100–400 Mikrometer). Diese bilden das Hauptstrukturskelett.
- Feines Mehl: -325 Mesh (< 44 Mikrometer). Diese feinen Partikel füllen die Lücken zwischen den groben Körnern, fördern die Verdichtung beim Sintern und erhöhen die endgültige Festigkeit des Filters.
- Chemie: Ein niedriger Sodagehalt (Na₂O) ist entscheidend, da es als Flussmittel wirkt und die Hochtemperatureigenschaften stark beeinträchtigt.