Sifat Utama Keramik Alumina
Kegunaan alumina berasal dari sifat-sifatnya yang seimbang:
1. Kekerasan Tinggi: Sangat keras dan tahan aus, sehingga sangat baik untuk aplikasi yang melibatkan abrasi. Ia menempati peringkat 9 pada skala kekerasan mineral Mohs (tepat di bawah berlian, yaitu 10).
2. Isolasi Listrik Yang Sangat Baik: Memiliki resistivitas listrik yang sangat tinggi, bahkan pada suhu tinggi. Ini adalah area aplikasi utamanya.
3. Titik Leleh Tinggi: Dapat menahan suhu yang sangat tinggi (hingga ~1750°C atau 3180°F), sehingga cocok untuk lingkungan bersuhu tinggi.
4. Kekuatan Mekanik yang Baik: Memiliki kuat tekan yang baik, artinya dapat menopang beban berat tanpa mengalami deformasi.
5. Kelambanan Kimia: Sangat tahan terhadap korosi oleh berbagai macam asam, basa, dan bahan kimia keras lainnya.
6. Hemat Biaya: Dibandingkan dengan keramik canggih lainnya seperti zirkonia atau silikon nitrida, alumina umumnya lebih murah untuk diproduksi, sehingga berkontribusi terhadap penggunaannya secara luas.
Kelemahan Relatifnya (untuk konteks):
# Ketangguhan Patah Lebih Rendah: Dibandingkan dengan zirkonia, alumina lebih rapuh. Zirkonia ini kuat, namun benturan tajam atau cacat kritis dapat menyebabkannya lebih mudah retak dibandingkan zirkonia yang diperkuat transformasi.
Bagaimana Keramik Alumina Dibuat?
Proses pembuatannya pada prinsipnya mirip dengan keramik canggih lainnya, seperti silikon karbida sinter yang telah kita bahas:
1. Bahan Baku: Prosesnya dimulai dengan bubuk aluminium oksida (Al₂O₃) yang halus dan dimurnikan. Tingkat kemurnian merupakan faktor kunci dalam menentukan sifat akhir.
2. Pembentukan (Shaping): Serbuk dicampur dengan bahan pengikat dan diolah menjadi badan yang “hijau” (tidak dibakar) dengan menggunakan teknik seperti:
* Pengepresan Kering: Untuk bentuk sederhana seperti ubin, substrat, dan ring.
* Ekstrusi: Untuk bentuk yang panjang dan kontinu seperti tabung atau batang.
* Cetakan Injeksi: Untuk bentuk yang rumit dan rumit.
* Penekanan Isostatik: Menerapkan tekanan yang sama dari semua sisi untuk kepadatan yang lebih seragam.
3. Sintering: Bagian "hijau" dibakar dalam tanur bersuhu tinggi dengan suhu antara 1.500°C dan 1.800°C (2.730°F - 3.270°F). Selama sintering, partikel bubuk berdifusi dan terikat bersama pada batasnya, menyusut secara signifikan dan membentuk keramik polikristalin padat dan padat.
Aplikasi Keramik Alumina
Sifat-sifatnya membuatnya sangat diperlukan di banyak industri:
# Elektronik & Listrik: Area aplikasi #1.
* Substrat untuk sirkuit elektronik (papan hijau di dalam komputer Anda).
* Isolator untuk busi, peralatan tegangan tinggi, dan saluran transmisi listrik.
* Rumah untuk sensor dan paket elektronik.
# Komponen Keausan Industri:
* Segel dan bantalan pompa yang harus tahan terhadap cairan abrasif.
* Gambar kawat mati dan panduan tekstil.
* Lapisan tahan abrasi untuk pipa dan peralatan.
# Medis:
* Bola sendi pinggul prostetik dan pelapis soket (meskipun zirkonia juga umum digunakan).
* Braket dan implan gigi .
* Alat bedah karena kelembaman dan kemampuannya untuk disterilkan.
# Industri Kimia & Proses:
* Tabung, cawan lebur, dan pelapis untuk menangani bahan kimia korosif dan logam cair pada suhu tinggi.
# Barang Konsumsi:
* Pisau gunting di salon rambut kelas atas.
* Ubin untuk baju besi antipeluru (dalam bentuk komposit).
* Media penggilingan untuk penggilingan dan pendispersi.
Perbandingan dengan Zirkonia dan Silikon Karbida
Untuk menempatkannya dalam konteks dengan keramik yang telah kita diskusikan:
# vs. Zirkonia: Alumina lebih keras dan lebih tahan aus tetapi kurang tangguh (lebih rapuh). Zirkonia adalah pilihan untuk aplikasi berdampak tinggi, sedangkan alumina unggul dalam abrasi murni. Alumina juga merupakan isolator listrik yang lebih baik dan umumnya lebih murah.
# vs. Silikon Karbida: Alumina memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah dan suhu layanan maksimum yang lebih rendah dibandingkan SiC. SiC lebih baik untuk aplikasi suhu ekstrim seperti elemen tungku atau nozel roket. Namun, alumina lebih mudah dibuat dalam bentuk yang rumit dan merupakan isolator listrik yang unggul.
Singkatnya, keramik alumina adalah landasan keramik canggih yang serbaguna, andal, dan hemat biaya. Meskipun mungkin bukan yang terbaik dalam kategori mana pun (kecuali isolasi listrik), kinerja menyeluruhnya yang luar biasa menjadikannya pilihan pertama untuk beragam aplikasi industri dan konsumen.
Anda mungkin menyukai: Keramik Zirkonia, Keramik Silikon Nitrida
