Alümina seramikleri , ana hammadde olarak alüminyum oksit ve kil, MgO, CaO, TiO gibi sinterleme katkı maddelerinin %6~30'unu içeren 1450~1800℃ sıcaklık altında sinterlenir.

Alümina seramikler ne kadar saf olursa, o kadar iyi performans elde edilebilir, ancak alüminyum oksit oranı arttıkça alümina seramiklerin üretimi de zorlaşır.

Saf alümina seramik 800℃ sıcaklığa kadar kullanılabilir ve tüm oksit seramikler arasında en yüksek mekanik dayanım performansını gösterir, ayrıca termal iletkenliği yüksektir ve termal şok direnci güçlüdür.

Alümina seramiklerin çeşitli sinterleme yöntemleri

• Atmosferik basınçlı sinterleme

Alümina seramikleri atmosferik basınçlı sinterleme, alümina yeşil gövdelerin normal basınçta sinterlenmesi sürecini ifade eder.

Bu sinterleme yöntemi, yüksek fırın sıcaklığı gerektirir, bu da yüksek fırın gereksinimleri ve büyük enerji atığı anlamına gelir.

• Sıcak presleme sinterleme

Sıcak pres sinterleme yönteminin gerekli sinterleme sıcaklığı, atmosferik basınçlı sinterlemeden daha düşüktür. Ayrıca sinterlenmiş alümina seramik ürünlerin yoğunluğu, sıcak presleme sinterlemesinden sonra teorik olarak %99'a kadar ulaşabilir.

Bu sinterleme yönteminin elde edilmesi nispeten kolaydır çünkü tozun doğrudan kalıplara doldurulması veya esas olarak ön şekillendirme işlemi uygulanmasıdır.

• Elektrik alanında sinterleme

Bu sinterleme yöntemi, genel olarak, alümina seramik yeşil gövdelerin, tüm süreç boyunca doğru akım (DC) elektrik alanı üzerinde sinterlendiği kabul edilir.

• Ultra yüksek basınçlı sinterleme

Ultra yüksek basınçlı sinterleme, alümina seramik yeşil gövdelerin birkaç düzineden fazla gigapaskal (GPa) değerindeki gerekli basınçta sinterlenmesi sürecini ifade eder.

• atmosfer sinterleme

Bu yöntem esas olarak havada sinterlenmesi zor olan alümina seramik ürünlere hizmet eder.

Ürünlerin oksitlenmesini önlemek için, sinterleme işleminin tamamlanabileceği gerekli ortamı oluşturmak için fırın odasının uygun gazlarla doldurulması önerilir.

Sinterleme fırınının üç aşaması

• Fırın sıcaklığı ısıtma aşaması

Bu aşamada fırın sıcaklığını kontrol etmek çok önemlidir. Alümina seramiğin yeşil gövdesi, sürekli artan fırın sıcaklığı nedeniyle küçülür, ancak yoğunluğu ve gücü temelde değişmez. Bununla birlikte, mikroskopla gözlemlendiğinde kristalin tane boyutunun gerçekten değiştiği bulunmuştur.

Fırın sıcaklığı ısıtma aşaması sırasında, alümina seramiğin yeşil gövdesi, nemi ve bağlayıcı buharlaştığı için çatlama olasılığı yüksektir, bu nedenle fırın sıcaklığının uygun bir aralıkta kontrol edilmesi özellikle önemlidir.

• Fırın sıcaklık koruma aşaması

Sinterleme işleminin bu aşamasında fırın sıcaklığı biraz değişse de seramik yeşil gövdenin büzülmesi devam eder ve yoğunluğunun değişimi belirgindir.

Kristal tanelerin mikroskobik gözlemi altında tane boyutu belirgin bir şekilde değişmez ve tanelerin durumu tanecikler arası bağlanmaya dönüşür, böylece gözenekler küçülür.

Ayrıca, alümina seramik yeşil gövdelerin çatlaması ve deforme olması, hacmindeki belirgin değişiklik nedeniyle tüm aşama boyunca kalır.

• Fırın Soğuma Aşaması

Sinterleme işleminin son aşaması, fırın sıcaklığında büyük bir değişiklik gösteren fırın soğutma aşamasıdır. Ayrıca seramik yeşil gövdenin yoğunluğu da bu aşamada açıkça değişmektedir.

Mikroskobik veya görsel gözlemden bağımsız olarak dramatik bir tane büyümesi gözlemlenebilir. Taneler arasındaki boşluklar azalır ve çok sayıda tek gözenek oluşur, dolayısıyla tane yüzeyinde çok sayıda gözenek oluşur.