알루미나 세라믹(Alumina Ceramic)
세라믹(Ceramic)이란 단어를 들어보셨습니까?
일상에서는 자기를 칭하는 경우가 많고 주로 식기용 자기나 타일 등의 명칭으로 사용되곤 합니다.
하지만 세라믹을 위의 의미로만 사용하는것은 너무 좁은 의미로, 사실 세라믹은 일상 생활에서부터 산업 현장까지 매우 폭넓게 사용되고 있습니다.
세라믹은 첨단 기술을 바탕으로 기능에 따라 매우 다양한 용도로 사용되고 있는데, 이번시간에는 세라믹과 산업 현장에서 사용되고 있는 알루미나 세라믹에 대해 알아보도록 하겠습니다.
세라믹(Ceramic)
세라믹은 금속(Metal)과 비금속(Non-Metal), 또는 준금속(Metalloid)들이 열처리에 의해 서로 결합해 결정질을 만드는 소결 과정을 거친 뒤, 형성된 결정질들이 모여 3차원적 망구조를 형성한 고체 물질을 뜻합니다.
세라믹의 어원은 고대 그리스어인 커라미코스(Keramikos)로 도자기를 만드는 도예(Pottery)와 관련이 있습니다.
세라믹의 한 종류인 도자기
출처 : Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Ceramic
과거에 세라믹은 주로 천연 원료인 점토로부터 제조한 가공물질을 의미했지만, 현대에 와서는 폭넓은 의미로 결정질을 가지는 무기 물질을 형성하는 제품까지 포함됩니다.
세라믹이 과거에는 주로 자기로 응용되다면, 현대에는 반도체의 부품부터, 세라믹 물질의 높은 강도와 고온에서의 안정성을 바탕으로 우주선이 대기권을 벗어나거나 재진입할 때 고온의 열로부터 우주선 본채를 보호하는 재료로까지 사용됩니다.
세라믹 타일로 만들어진 우주 왕복선의 외피
출처 : Science Learning Hub
https://www.sciencelearn.org.nz/images/2199-the-space-shuttle-discovery
세라믹의 소재로는 점토와 장석, 규석 등과 같은 천연 소재와 탄화 규소(Silicon carbide)와 질화 규소(Silicon nitride), 아루미나(Alumina), 지르코니아(Zirconia), 바륨티타네이트(Barium titanate) 등과 같은 고순도의 합성 원료 소재가 있습니다.
알루미나 세라믹(Alumina Ceramic)
알루미나(Alumina)는 산화 알루미늄이라고 불리며 알루미늄과 산소의 화합물입니다.
화학식은 Al2O3로 우수한 기계적 특성과 전기적 특성의 조합을 제공해 산업 분야의 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.
알루미나는 가장 일반적으로 사용되는 미세 세라믹 재료로 높은 전기 절연성을 위해 전기 부품에서 많이 사용되며, 내식성과 내마모성, 그리고 높은 강도로 인해 기계 부품으로도 널리 사용됩니다.
알루미나 세라믹은 불화성으로 화학적 침식에 높은 저항성을 가지며, 높은 내열성과 절연성으로 최상의 절연 재료로 평가됩니다.
알루미나 세라믹은 고순도형과 일반형, 두가지 유형으로 나뉘며 압착식과 사출 성형식으로 제작됩니다.
압착식 알루미나 세라믹은 내벽 두께가 1㎜ 이상이고 길이 대 직경 비율이 4:1 이하인 단순한 형상에 사용됩니다.
사출 성형식 알루미나 세라믹은 세라믹의 초기 성형 방법으로, 석고 몰드를 사용해 비용이 저렴하고 크고 복잡한 부품을 쉽게 성형할 수 있는 장점이 있습니다.
알루미나 세라믹 부품의 장점
• 매우 우수한 전기 절연성 : 1x1014 ~ 1x1015 Ω㎝
• 매우 높은 기계적 강도 : 300 ~ 630 MPa
• 매우 높은 압축 강도 : 2,000 ~ 4,000 MPa
• 높은 경도 : 15 ~ 19 GPa
• 열 전도율 : 20 ~30 W/mK
• 높은 부식 및 내마모성
• 저밀도 : 3.75 ~ 3.9 g/㎤
• 기계적 부하가 없는 작동 온도 : 1,000 ~ 1,750 ℃
알루미나 세라믹 부품의 모양
• 플레이트 : 플레이트(Plate), 피스(Piece), 시트(Sheet), 기판(Substrates), 라이닝(Lining), 보드(Boards) 등
• 튜브 : 튜브(Tube), 로드(Rod), 바(Bar), 핀(Pins), 스틱(Stick), 샤프트(Shaft), 플런저(Plunger), 라이너(Liner), 노즐(nozzle) 등
• 링 : 와셔(Washer), 링(Ring), 가스켓(Gasket), 스페이서(Spacer), 부싱(Bushing), 슬리브(Sleeve), 디스크(Disk) 등
• 펀칭이나 나사산, 광택, 오목, 볼록, 구부림 등의 기타 모양 제품은 고객의 요청에 따라 제작이 가능합니다.
알루미나 세라믹 부품의 가공 수치
• 치수 정확도 : 0.001 ㎜
• 최대 동심도 : 0.003 ㎜
• 내부 구멍 공차 : 0.005 ㎜
• 최소 직선 플루트 : 0.1 x 100 ㎜
• 최소 두께 : 0.02 ㎜
• 최소 나사산 : M2
• 최대 원통도 : 0.004 ㎜
• 최소 구멍 : 0.07 ㎜
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출처