Alumiinioksidi Alumiinioksidi

Alumiinioksidi (alumiinioksidi) muodostaa monien teollisten keraamisten tuotteiden ydinmateriaalin. Sillä on kovat ja hauraat ominaisuudet, korkea sulamispiste, alhainen sähkönjohtavuus ja poikkeukselliset lämmönkestävyysominaisuudet.

Korundi koostuu pääasiassa alumiinioksidin (a-Al2O3) stabiilista rhomboedrisestä kidemuodosta, jota kutsutaan korundi-alumiinaksi, ja siinä on pieniä määriä kromia, joka antaa sille ominaisen punaisen värisävyn, kun taas rauta ja titaani tuovat sinisen safiirin värisävyn sinisiin safiirilaatuisiin lajikkeisiin, kuten rubiineihin.

Metallit

Alumiinioksidi alumiinioksidi on olennainen materiaali metallien tuotannossa, ja sitä käytetään alumiinimetalliseosten valmistukseen. Korkean sulamispisteensä ja erinomaisten lämmönkestävyysominaisuuksiensa vuoksi sitä käytetään usein uuneissa, keramiikassa ja uunien vuorauksissa. Alumiinioksidialumiinioksidi on myös olennainen osa siviili- ja sotilaspanssareiden valmistuksessa lujuutensa, keveytensä ja ballististen ominaisuuksiensa vuoksi.

Alumiinioksidia (alumiinioksidia) tuotetaan jalostamalla bauksiittimalmia alumiinioksidin jalostamossa. Prosessi tapahtuu yleensä suurissa suorakaiteen muotoisissa, arviolta kilometrin pituisissa rakennuksissa, joissa on satoja pelkistyskennoja, jotka on kytketty sähköverkkoon suurilla kaapeleilla; kun ne yhdistetään, lopputuotteena syntyy korundia eli alumiinioksidia.

Korundi on alumiinin oksidin yleisin muoto, ja se on kovuudeltaan timantin jälkeen toiseksi kovin. Korundin jalokivilaatuisia muotoja ovat muun muassa rubiinit ja safiirit, jotka saavat väriloistonsa kromi-, rauta- ja titaaniatomien kaltaisista epäpuhtauksista. Korundi on tärkein ainesosa leikkaustyökaluissa sekä lukuisissa hioma-aineissa, joita käytetään sen pinnoilla; korundilla on myös muita käyttökohteita.

Jalostamot käyttävät alumiinioksidialumiinia pohjana teollisille tulenkestäville aineille, joita käytetään monimutkaisissa termokemiallisissa ja termomekaanisissa prosesseissa, kuten autotermisessä reformoinnissa hiilivetyjen muuntamiseksi synteesikaasuksi (synteesipolttoaine). Erittäin puhtaat alumiinioksidikeramiikat tarjoavat erinomaisen kemiallisen inerttiyden, jota tarvitaan tällaisten sovellusten menestyksekkääseen suorittamiseen.

Alumiinioksidia käytetään usein katalysaattorina jalostamoissa helpottamaan siellä tapahtuvia reaktioita, mukaan lukien ne, jotka liittyvät alkuainerikin tuotantoon Claus-prosessin avulla tai alkoholien muuntamiseen alkeeniksi.

Alumiinioksidia lisätään usein sementti- ja betonituotteisiin niiden vetolujuuden, kestävyyden ja korroosionkestävyyden sekä ympäristötekijöiden kestävyyden lisäämiseksi. Alumiinioksidia voidaan lisätä myös liimoihin ja tiivistysaineisiin lisäämään liimauslujuutta, joustavuutta ja kemikaalien kestävyyttä; lisäksi sitä käytetään laajalti hammasimplanttien ja proteesien valmistuksessa.

Korundi

Alumiinioksidi (tunnetaan myös kemiallisella kaavalla Al2O3) on monikäyttöinen yhdiste, jolla on lukuisia sovelluksia. Se on keskeinen raaka-aine metallisen alumiinin ja teollisen keramiikan valmistuksessa; lisäksi sitä voi esiintyä myös luonnossa jalokivinä, kuten rubiineina ja safiireina.

Korundi on alumiinioksidi, jolla on monimutkainen heksagonaalinen tiiviisti pakattu rakenne ja runsaasti happi-ioneja; kaksi kolmasosaa niistä täyttää käytettävissä olevat oktaedriset välitilat, kun taas loput tilasta täyttävät Al3+-ionit, jotka sitoutuvat muihin atomeihin muodostaakseen neutraalin rakenteen ilman sen vakauttamiseen tarvittavia varausta tasapainottavia kationeja.

Luonnollista korundia esiintyy magmakivissä, metamorfisissa ja sedimenttikivissä. Sen ensisijainen lähde on bauksiitti, josta saadaan erittäin puhdasta alumiinioksidipulveria (>99,9% Al2O3); korundia voidaan louhia Bayer-prosessilla tästä raaka-aineesta; merkittäviä esiintymiä on Australiassa, Brasiliassa, Intiassa ja Myanmarissa (Burmassa).

Puhdasta korundia käytetään myös laajalti hioma-aineena teollisuudessa ja muualla, erityisesti osana erittäin puhtaan alumiinioksidin valmistusprosesseja. Kovan ja kestävän pintansa vuoksi puhdas korundi sisältää usein pieniä määriä hiiltä, piidioksidia ja mangaanioksidia, jotka lisäävät kulutuskestävyyttä.

Korundia voidaan käyttää myös katalysaattorina. Vettä ja muita polaarisia molekyylejä imevän korundin ansiosta sitä voidaan käyttää adsorptiokromatografiassa; lisäksi sen katalyyttisten ominaisuuksien ansiosta se voi poistaa rikkiä rikkivedystä, dehydratoida alkoholeja ja isomerisoida olefiinejä.

Korundin kiderakenteet voivat vaihdella huomattavasti sen koostumuksessa esiintyvien epäpuhtauksien vuoksi, mukaan lukien alkuaineiden substituentit, jotka vaikuttavat eri väreihin. Rubiinien ja safiirien värit johtuvat niiden sisältämien Fe2+- ja kromi-ionien pienistä määristä.

Korundi on erittäin elastinen materiaali, joka voidaan valmistaa eri muotoiseksi ja kokoiseksi sen käyttötarkoituksesta riippuen. Työstetään hiomatuotteisiin sekä sovelluksiin, joissa vaaditaan korkeaa lämmönkestävyyttä ja hyviä sähköisiä eristysominaisuuksia. Liimaus- ja muotoilutekniikoiden avulla voidaan myös valmistaa hienorakeista alumiinioksidimateriaalia, jolla on erinomaiset kulutuskestävyysominaisuudet.

Palonestoaineet

Alumiinioksidia käytetään lukuisissa sovelluksissa palonestoaineena, ja sitä käytetään usein myös eristeenä elektroniikkalaitteissa käytettävillä painetuilla piirilevyillä (PCB). Alumiinioksidin kyky estää sähkövirran kulkua komponenttien välillä takaa sähköjärjestelmien turvallisuuden ja eristyksen, ja sen eristysominaisuudet vähentävät oikosulku- ja tuotevaurioriskejä.

palonesto-ominaisuudet johtuvat sen kyvystä absorboida ja luovuttaa lämpöä hitaasti, mikä auttaa tuotteita välttämään syttymistä. Sen käytöstä orgaanisten ja halogenoitujen palonestoaineiden korvaajana ollaan vähitellen luopumassa niiden kielteisten ympäristövaikutusten vuoksi.

Alumiinitrihydroksidi, josta käytetään yleisesti nimitystä ATH, on tehokas alumiinihydroksidipalonsuoja-aine, jota käytetään nykyään laajalti. Se tarjoaa tehokkaan vaihtoehdon halogenoiduille kemikaaleille, jotka hajotessaan päästävät myrkyllisiä höyryjä ja aiheuttavat ympäristöongelmia hajotessaan. Metallihydroksidiyhdisteet eivät ole myrkyllisiä ja hajoavat vedeksi ja inerteiksi oksideiksi kuumennettaessa; lisäksi ne ovat ympäristöystävällisempiä kuin orgaaniset bromiyhdisteet, kuten polybromibifenyylieetterit (PBDE). Näistä on tullut palonsuojauskemikaalien pääpaino viime vuosina.

Alumiinioksidialuminaattia käsitellään valmistuksen aikana useilla eri käsittelyillä sen palonsuojaominaisuuksien parantamiseksi. Sen pinnalle levitetään silaaneja karkeiden hiukkasten seulomiseksi ja tasaisen hiukkaskokojakauman varmistamiseksi; tämä parantaa dispersiota eri materiaalien kanssa ja voi auttaa dispersioprosesseissa. Lopuksi lämpöshokkikäsittely lisää palonsuojaominaisuuksia entisestään.

Palonesto-ominaisuuksien lisäksi ATH:lla on erinomainen hapettumisstabiliteetti, joka voi pidentää polymeerien ja muiden sen kanssa kosketuksiin joutuvien tuotteiden käyttöikää. Lisäksi sen siirtymiskestävyys kohtalaisessa kuumuudessa tai kosteuden vanhenemisolosuhteissa ja suuri pinta-ala auttavat parantamaan mekaanisia ominaisuuksia, kun sitä sekoitetaan polymeereihin.

Muovit

Alumiinioksidi on inertti materiaali, jota käytetään lasin valmistukseen tai metallien päällystämiseen eristämään niitä lämmöltä sekä sulatettavaksi ja valettavaksi muotoon. Alumiinioksidia voidaan käyttää myös lämpöeristeenä uuneissa ja sytytystulpissa, ja sen korkea sulamispiste, alhainen ominaispaino ja tulenkestävät ominaisuudet mahdollistavat keraamisen tuotannon.

Kovaa ja bioinerttiä keramiikkaa käytetään lonkkaproteesien laakereissa, hammasimplanteissa ja kudosvahvistuksissa. Lisäksi keramiikkaa käytetään lääkinnällisissä laitteissa, kuten tekopolvissa ja stenteissä, sekä laboratoriolaitteissa, kuten upokkaissa, uuneissa ja muissa työkaluissa.

Korundi on alumiinioksidista koostuva alumiinioksidi, jota esiintyy jalokivilaatuisissa rubiineissa ja syvän värisissä safiireissa, kuten Brasiliasta ja Sri Lankasta peräisin olevissa rubiineissa ja safiireissa. Niiden värit eivät kuitenkaan ole peräisin puhtaasta alumiinioksidista, vaan ne sisältävät pieniä epäpuhtauksia, kuten rautaa tai titaania, jotka antavat niiden väreille niiden tunnusomaiset sävyt. Kovuutensa ansiosta siitä voidaan myös valmistaa leikkuutyökalujen hioma-aineita.

Heti kun alumiinioksidi liukenee veteen, muodostuu hydroksyyliryhmiä, jotka ovat vuorovaikutuksessa proteiinien kanssa ja lisäävät sen kostutuskykyä erilaisiin metalliseoksiin verrattuna, mikä tekee alumiinioksidista ihanteellisen ehdokkaan korroosiosuojapinnoitteeksi. Alumiinioksidia käytetään usein myös saven seosaineena uuneissa kovien lasitteiden tuottamiseksi, joita käytetään keraamisissa koristeissa ja alumiiniosien anodisointikäsittelyissä.

Alumiinioksidia käytetään hioma-aineiden, keramiikan ja joidenkin muovien valmistuksessa. Lisäksi sitä voidaan sulattaa ja muovata muotoon käytettäväksi uunien eristykseen, metallivaluihin tai lämpöparien (lämpötilan mittauslaitteiden) vaippoihin. Nämä mittalaitteet toimivat Seebeck-ilmiön avulla: kaksi eri lämpötiloista metallilankaa liitetään toisesta päästä yhteen juotosliitoksilla, ennen kuin niiden toiset päät kiinnitetään keraamiseen tai tulenkestävään aineeseen, joka estää lämpöhäviön kylmemmästä metallista kuumempaan päähän, jolloin syntyy sähköinen potentiaaliero, joka voidaan mitata elektronisesti elektronisella laitteella.