Oxid hlinitý Hliník

Oxid hlinitý (Alumina) je základním materiálem mnoha průmyslových keramických výrobků. Má tvrdé, křehké vlastnosti s vysokým bodem tání, nízkou elektrickou vodivostí a výjimečnou tepelnou stabilitou.

Korund se skládá především ze stabilních romboedrických krystalů oxidu hlinitého (a-Al2O3), který má stabilní krystalickou formu zvanou korund-hliník, se stopovým množstvím chromu, který dodává charakteristický červený odstín, zatímco železo a titan přispívají k modrému odstínu safíru u modrých safírů drahokamové kvality, jako jsou rubíny.

Kovy

Oxid hlinitý je nedílnou součástí výroby kovů a používá se k výrobě slitin hliníku a kovů. Vzhledem k jeho vysokému bodu tání a vynikajícím tepelně odolným vlastnostem se často používá v pecích, keramice a vyzdívkách pecí. Oxid hlinitý hraje díky své pevnosti, nízké hmotnosti a balistickým vlastnostem také zásadní roli při výrobě civilních a vojenských pancířů.

Oxid hlinitý (oxid hlinitý) se vyrábí rafinací bauxitové rudy v rafinérii oxidu hlinitého. Tento proces obvykle probíhá ve velkých obdélníkových budovách dlouhých odhadem jeden kilometr, které obsahují stovky redukčních buněk napojených na elektrickou síť pomocí velkých kabelů; po jejich spojení vzniká jako konečný produkt korund nebo oxid hlinitý.

Korund je nejrozšířenější formou oxidu hlinitého a z hlediska tvrdosti je druhý po diamantu. Mezi drahokamové formy korundu patří rubíny a safíry, které za své syté barvy vděčí stopovým příměsím, jako jsou atomy chromu, železa a titanu. Korund slouží jako hlavní složka řezných nástrojů a také četných brusných materiálů, které se používají na jeho povrchu; existují i další aplikace korundu.

Rafinérie používají oxid hlinitý jako základ pro průmyslové žáruvzdorné materiály používané ve složitých termochemických a termomechanických procesech, jako je autotermický reforming pro přeměnu uhlovodíků na syntézní plyn (syntetické palivo). Vysoce čistá keramika oxidu hlinitého poskytuje vynikající chemickou inertnost, která je nezbytná pro úspěšné provádění takových aplikací.

Hliník se často používá jako katalyzátor v rafinériích, aby usnadnil reakce, které tam probíhají, včetně reakcí souvisejících s výrobou elementární síry Clausovým procesem nebo s přeměnou alkoholů na alkeny.

Hliník se často přidává do cementu a betonových výrobků, aby se zvýšila jejich pevnost v tahu, trvanlivost a odolnost proti korozi, jakož i odolnost proti vlivům prostředí. Hliník lze také přidávat do lepidel a tmelů za účelem zvýšení pevnosti spoje, pružnosti a odolnosti vůči chemikáliím; kromě toho se hojně používá při výrobě zubních implantátů a protetických pomůcek.

Korund

Oxid hlinitý (známý také pod chemickým vzorcem Al2O3) je univerzální sloučenina s mnoha způsoby použití. Slouží jako klíčová surovina při výrobě kovového hliníku i průmyslové keramiky; kromě toho se může v přírodě vyskytovat také jako drahé kameny, například rubíny a safíry.

Korund je oxid hlinitý se složitou hexagonální strukturou s velkým množstvím iontů kyslíku, z nichž dvě třetiny vyplňují volné oktaedrické mezery, zatímco zbývající prostor vyplňují ionty Al3+, které se vážou s ostatními atomy a vytvářejí neutrální strukturu bez kationtů vyrovnávajících náboj potřebný pro její stabilizaci.

Přírodní korund se vyskytuje ve vyvřelých, metamorfovaných a sedimentárních horninách. Jeho primárním zdrojem je bauxit, z něhož se získává práškový oxid hlinitý vysoké čistoty (>99,9% Al2O3); korund lze z tohoto výchozího materiálu získat Bayerovým postupem; hlavní ložiska se nacházejí v Austrálii, Brazílii Indii Myanmaru (Barmě).

Čistý korund se také hojně používá jako brusný materiál v průmyslu i mimo něj, zejména jako součást výrobních procesů pro vysoce čistý oxid hlinitý. Díky svému tvrdému a odolnému povrchu čistý korund často obsahuje malé množství uhlíku, oxidu křemičitého a oxidu manganičitého pro zvýšení odolnosti proti opotřebení.

Korund lze využít také jako katalyzátor. Absorbuje vodu a další polární molekuly, což umožňuje jeho použití v adsorpční chromatografii; jeho katalytické vlastnosti navíc umožňují odstraňovat síru ze sirovodíku, dehydratovat alkoholy a izomerizovat olefiny.

Krystalová struktura korundu se může značně lišit v důsledku nečistot přítomných v jeho složení, včetně elementárních substituentů, které přispívají k různým barvám. Rubíny a safíry vděčí za své barvy stopovému množství iontů Fe2+ a chromu, které se v nich nacházejí.

Korund je mimořádně pružný materiál, který lze v závislosti na jeho použití vyrábět v různých tvarech a velikostech. Obrábí se pro abrazivní výrobky a také pro aplikace vyžadující vysokou teplotní odolnost a dobré elektroizolační vlastnosti. Prostřednictvím technik spojování a tváření z něj lze také vyrobit jemnozrnný materiál z oxidu hlinitého s vynikajícími vlastnostmi odolnosti proti opotřebení, který má vynikající vlastnosti odolnosti proti opotřebení.

Zpomalovače hoření

Oxid hlinitý lze nalézt v mnoha aplikacích jako zpomalovač hoření a často se také používá jako izolant na deskách s plošnými spoji (PCB) používaných v elektronických zařízeních. Schopnost oxidu hlinitého blokovat toky elektrického proudu mezi součástmi zajišťuje bezpečnost a izolaci elektrických systémů, zatímco jeho izolační vlastnosti snižují rizika zkratu a poškození výrobků.

nehořlavost je dána jeho schopností pomalu absorbovat a uvolňovat teplo, což pomáhá výrobkům vyhnout se vznícení. Jeho používání jako náhrady organických a halogenovaných zpomalovačů hoření se postupně ukončuje kvůli jejich negativnímu dopadu na životní prostředí.

Trihydroxid hlinitý, častěji označovaný jako ATH, je účinný hydroxid hlinitý, který se dnes hojně používá jako zpomalovač hoření. Nabízí účinnou alternativu k halogenovaným chemickým látkám, které při rozkladu uvolňují toxické výpary, a také problémy s životním prostředím, které vznikají při jejich rozkladu. Sloučeniny hydroxidů kovů nejsou toxické a při zahřátí se rozkládají na vodu a inertní oxidy; navíc jsou ekologičtější než organobromové sloučeniny, jako jsou polybromované bifenylethery (PBDE). Ty se v posledních několika letech staly základem chemických látek zpomalujících hoření.

Oxid hlinitý prochází při výrobě četnými úpravami, které zvyšují jeho nehořlavost. Na jeho povrch se nanášejí silany, které odstraní hrubé částice a zajistí rovnoměrné rozložení velikosti částic; to pomáhá zlepšit disperzi s různými materiály a může pomoci při dispergačních procesech. A konečně, tepelné šokové ošetření dále zvyšuje schopnost zpomalovat hoření.

Kromě vlastností zpomalujících hoření vykazuje ATH vynikající oxidační stabilitu, která může prodloužit životnost polymerů a dalších výrobků, které s ním přicházejí do styku. Kromě toho jeho odolnost vůči migraci v podmínkách stárnutí za mírného tepla nebo vlhkosti a vysoký povrch pomáhají zlepšit mechanické vlastnosti při přimíchávání do polymerů.

Plasty

Hliník je inertní materiál, který se používá při výrobě skla nebo k potahování kovů, aby je izoloval od tepla, a také se taví a odlévá do tvarů. Oxid hlinitý může také sloužit jako tepelný izolant v pecích a zapalovacích svíčkách, přičemž jeho vysoký bod tání, nízká specifická hmotnost a žáruvzdorné vlastnosti umožňují výrobu keramiky.

Tvrdá a biologicky inertní keramika je oblíbeným materiálem pro ložiska kyčelních náhrad, zubní implantáty a tkáňové výztuže. Keramika se dále používá ve zdravotnických pomůckách, jako jsou umělá kolena a stenty, a také v laboratorním vybavení, jako jsou kelímkové pece a další nástroje.

Korund je forma oxidu hlinitého, která se vyskytuje v rubínech a safírech drahokamové kvality se sytými barvami, jako jsou rubíny a safíry z Brazílie a Srí Lanky. Jejich barvy však nepocházejí z čistého oxidu hlinitého, ale obsahují stopové příměsi, jako je železo nebo titan, které dodávají jejich barvám charakteristické odstíny. Díky své tvrdosti se z nich dají tvarovat také brusiva pro řezné nástroje.

Jakmile se oxid hlinitý rozpustí ve vodě, vytvoří se hydroxylové skupiny, které interagují s bílkovinami a zvyšují jeho smáčivost ve srovnání s různými kovovými slitinami, což z něj činí ideálního kandidáta na nátěrový materiál chránící proti korozi. Hliník se také často používá jako příměs hlíny v pecích za účelem výroby tvrdých glazur pro použití jako keramické dekorace a anodizační úpravy hliníkových součástí.

Oxid hlinitý se používá při výrobě brusiva, keramiky a některých plastů. Kromě toho může být roztaven a tvarován do tvaru pro použití jako izolace pecí nebo kovových odlitků či plášťů termočlánků (přístrojů pro měření teploty). Tyto přístroje fungují na základě Seebeckova jevu: dva kovové dráty o různých teplotách jsou na jednom konci spojeny pájenými spoji a poté jsou jejich druhé konce připojeny ke kusu keramiky nebo žáruvzdorného materiálu, který zabraňuje ztrátám tepla z chladnějšího kovu na horkém konci, čímž vzniká rozdíl elektrických potenciálů, který lze elektronicky měřit pomocí elektronického zařízení.