Alumiinioksidi Alumiinioksidi

Alumiinioksidialumiinioksidia valmistetaan jalostamalla bauksiittimalmia alumiinioksidipulveriksi, ja sitä on useita eri kiteisiä muotoja, mutta kaikki asettuvat lopulta alfa-faasiin, kun ne altistetaan korkeammille lämpötiloille.

Kemiallisen inerttiytensä ja lujuutensa ansiosta alumiinioksidi on ratkaisevan tärkeä tekijä korkeapaineisissa petrokemian sovelluksissa, kuten itselämpöreformoinnissa. Lisäksi sillä on suuri arvo vaativissa termokemiallisissa ja termomekaanisissa prosesseissa.

Ominaisuudet

Alumiinioksidi (Al2O3) on maankuoressa runsaasti esiintyvä kemiallinen yhdiste, joka esiintyy luonnossa korundin kaltaisissa muodoissa ja bauksiittimalmin komponenttina, joka on alumiinimetallin tuotannon pääasiallinen lähde. Alumiinioksidilla on monia teollisia käyttötarkoituksia, muun muassa hioma- ja hiekkapuhallustoiminnan hioma-aineena, korkean lämpötilan kestävien tulenkestävien materiaalien olennaisena ainesosana, sähköeristeenä sekä hammaslääketieteellisissä ja lääketieteellisissä sovelluksissa.

Alun perin alumiinioksidi on vapaassa muodossaan puhtaan valkoista, mutta kiderakenteensa ansiosta se voi saada eri värejä, koska sen kiderakenteessa on epäpuhtauksia, kuten hivenaineita, kuten kromia ja rautaa. Alumiinioksidia käytetään yleisesti hiomamateriaalien, kuten hiekkapaperin ja hiomalaikkojen, valmistukseen; lisäksi se on olennainen osa tiiliä ja valettavia tulenkestäviä materiaaleja, jotka on suunniteltu kestämään korkeita lämpötiloja; lisäksi keramiikan valmistus on toinen yleinen käyttötarkoitus. Myös sytytystulppien ja paksukalvoisten mikrosähköisten substraattien valmistukseen.

Alumiinioksidi on olennainen osa rakennusmateriaaleja, kuten betonia ja laastia, niiden lujuuden ja kestävyyden lisäämiseksi. Alumiinioksidi on myös erinomainen lisä kumituotteisiin, sillä se vahvistaa niitä ja tekee niistä vastustuskykyisempiä ankarille sääolosuhteille tai kemialliselle altistumiselle. Alumiinioksidi on myös tehokas lisäaine liimoissa ja tiivistysaineissa lisäämään liimauslujuutta.

Alumiinipölyn hengittäminen voi ärsyttää keuhkoja, vaikka pieniä annoksia ei pidetä myrkyllisinä. Hiukkasten pitkäaikaisen hengittämisen on todettu johtavan leikkausgranuloomiin, jotka muistuttavat lipoidista keuhkokuumetta rotilla ja hamstereilla, jotka altistuivat 9-13 kuukauden ajan 100 mg/h jauheelle tai huurulle; lisäksi niiden keuhkoihin jäi enemmän alumiinia sen poistamisen jälkeen, mikä viittaa siihen, että pitkäaikainen altistuminen voi aiheuttaa pysyviä keuhkovaurioita; suositellaan, että työntekijät, jotka käyttävät kasvosuojaimia, välttävät kaikenlaisen pölyn hengittämistä muista lähteistä kuin ilmassa olevasta lähteestä, kuten tämä pöly.

Sovellukset

Alumiinioksidilla (Al2O3) on monia teollisuussovelluksia hioma-aineista ja tulenkestävistä materiaaleista alumiinin valmistuksen tärkeään raaka-aineeseen. Monipuolisten, kestävien ja luotettavien ominaisuuksiensa sekä suuren ominaispainonsa ja kovuutensa ansiosta alumiinioksidi (Al2O3) on jo pitkään ollut yksi suosituimmista keraamisista materiaaleista, joita käytetään nykyään maailmanlaajuisesti. Lisäksi alumiinioksidi toimii sähköeristeenä, jota käytetään usein integroitujen piirien alustana.

Sulatettu alumiinioksidi, kalsinoitu alumiinioksidi, reaktiivinen alumiinioksidi ja kupla-alumiinioksidi ovat yksi sen monista muodoista, joilla kullakin on omat erityiset ominaisuutensa, mutta kaikilla on vahva ioninen atomienvälinen sidos, joka antaa alumiinioksidille sen houkuttelevat ominaisuudet - mikä tekee siitä yleisimmin käytetyn oksidikeramiikan.

Alumiinioksidikiteet ovat tyypillisesti kuusikulmaisia prismoja, joissa on pieniä kokoeroja, ja ne muodostavat erittäin kovan ja kulutusta kestävän materiaalin. Se on erinomainen tulenkestävä materiaali, sillä sen mittatoleranssit ja lujuuden toleranssit ovat tiiviit ja täyttävät teollisuuden vaatimukset uunien vuorauksissa, kourujen vuorauksissa, poistoaukoissa ja suuttimissa. Lisäksi sen ominaisuuksiin kuuluvat erinomaiset eristysominaisuudet, ja se kestää korkeita lämpötiloja.

Alumiinioksidi voi toimia perustukena lukuisille teollisille katalysaattoreille, joita käytetään esimerkiksi Claus-prosessissa jätekaasujen muuntamiseksi alkuainerikiksi ja Ziegler-Natta-polymerointiprosesseissa. Lisäksi alumiinioksidia voidaan käyttää myös alkoholien dehydratointiin ja hiilivetyjen muuntamiseen alkeeniksi.

Alumiinioksidi ei ole myrkyllistä eikä ärsyttävää, mutta sen hienojakoisten hiukkasten hengittäminen voi kuitenkin vaurioittaa keuhkoja (Shaverin tauti). Siksi on suositeltavaa käyttää henkilökohtaisia suojavarusteita, kun käsitellään alumiinioksidimateriaaleja, ja työskennellä hyvin ilmastoidussa tilassa, kun työskennellään sen kanssa.

Zirkonia-alumiinioksidikomposiittimateriaalit (ZTA) parantavat merkittävästi turvallisuutta kovettamalla niiden rakennetta, lisäämällä iskunkestävyyttä ja murtumiskestävyyttä sekä parantamalla kulumiskestävyyttä, koska niiden raekoko on hienompi kuin puhtaalla alumiinioksidilla - tämän erinomaisen kulumiskestävyyden yhdistelmän ansiosta ZTA on erinomainen valinta leikkuutyökaluihin.

Vakaus

Alumiinioksidi (Al2O3) on yksi tärkeimmistä materiaaleista monilla teollisuudenaloilla. Kovan rakenteensa, korkean lämpötilankestävyytensä, alhaisen lämpölaajenemisen ja erinomaisen jäykkyys-painosuhteensa ansiosta sillä on keskeinen rooli monissa teollisuussovelluksissa ja koneissa käytetyissä tuotteissa.

Alumiinioksidia käytetään myös laajalti kulumisenestopinnoitteena suojaamaan erilaisia materiaaleja ja koneita kulumiselta ja kulumiselta. Alumiinioksidia käytetään teollisuudessa muun muassa hiiltä polttoaineena käyttävien voimalaitosten jauhettujen polttoainelinjojen ja savukaasukanavien sisäpuolelle kiinnitettävistä laatoista, joilla suojataan voimakkaasti kuluvia alueita, sekä jauhatus- ja kiillotustoiminnoissa käytettävien alumiinioksidilietteiden valmistukseen ja tulenkestävien aineiden valmistukseen, jotka ovat keskeisiä komponentteja erilaisissa prosesseissa, kuten sementinvalmistuksessa, jätteenpoltossa ja raudanvalmistuksessa.

Alumiinioksidin vakaus on yksi sen suosion tärkeimmistä tekijöistä monissa sovelluksissa korroosionestosta sähköiseen suorituskykyyn. Lisäksi alumiinioksidi on poikkeuksellinen hiomamateriaali, jonka pinta on hyvin kostutuskykyinen ja joka sitoutuu helposti vesimolekyyleihin ja proteiineihin, mikä tekee siitä täydellisen materiaalivalinnan hiomapaperiksi.

Kovuutensa ja biologisen kestävyytensä ansiosta alumiinioksidi on erinomainen materiaali lääketieteellisiin sovelluksiin. Tätä materiaalia käytetään lonkkaproteesien laakereissa, proteeseissa, kudosvahvikkeissa ja hammasimplanteissa; lisäksi sitä käytetään usein laboratoriolaitteissa ja -työkaluissa, kuten uuneissa ja upokkaissa.

Alumiinioksidilla on alhainen kitkakerroin, korkea puristuslujuus ja korroosionkestävyysominaisuudet, joten se soveltuu raskaisiin teollisuussovelluksiin. Alumiinioksidin kestävyys ja korroosionkestävyys tekevät siitä houkuttelevan materiaalivalinnan; lisäksi se toimii olennaisena ainesosana keramiikan tuotannossa ja valmistuksessa; lisäksi sitä käytetään laajalti tulenkestävien aineiden valmistukseen, joilla on tärkeä rooli petrokemian prosessoinnissa, sementin tuotannossa, jätteenpoltossa ja raudanvalmistusprosesseissa.

Alumiinioksidi eroaa useimmista metallioksideista siinä, että se ei reagoi hapen kanssa normaaliolosuhteissa, vaikka altistuminen kuumille kaasuille korkeammissa lämpötiloissa voi johtaa hajoamiseen alumiinikloridiksi tai vetykaasuksi, mikä edellyttää varastointia viileässä ja kuivassa paikassa, erillään happamista liuoksista tai emäksisistä yhdisteistä; alumiinioksidin saastuttaman jätteen tuottajien on neuvoteltava ympäristönsuojeluviranomaisten kanssa asianmukaisista hävittämiskäytännöistä.

Ominaisuudet

Alumiinioksidi on olennainen osa monia teknisiä keraamisia, ja sillä on monia toivottuja ominaisuuksia, kuten alhainen sähkönjohtavuus ja kemiallinen kestävyys, korkea lujuus ja äärimmäinen kovuus (9 Mohsin asteikolla). Lisäksi alumiinioksidilla on erittäin hyvät sähkö- ja lämpöeristysominaisuudet, minkä vuoksi sitä käytetään laajalti sähköeristeenä teknisissä sovelluksissa.

Alumiinioksidia tuotetaan bauksiitin jalostuksen sivutuotteena, ja sitä voidaan käyttää monissa eri sovelluksissa. Puhdas alumiinioksidi on kovaa, ja sen keskimääräinen vetolujuus on 5 gPa; sitä voidaan kovettaa edelleen jauhamalla se hienojakoisemmaksi.

Alumiinioksidi kestää yleensä korroosiota, mutta se voi kuitenkin hajota, jos se altistuu vedelle tai vetykloridille korkeissa lämpötiloissa. Alumiinioksidia löytyy monilta teollisuudenaloilta, joilla valmistetaan korroosionkestäviä tuotteita, kuten tulenkestäviä tiiliä, paperituotteita, sytytystulppia, laboratoriotarvikkeita, uunien pinnoitteita ja uunien pinnoitteita; se on jopa olennainen komponentti seostetuissa alumiinipronssiseoksissa, jotka lisäävät niiden korroosionkestävyyttä.

Korundi on erittäin kulutuskestävä, koska se on erittäin hankaava. Tätä etua lisää entisestään sen koostumus, joka sisältää piitä ja titaania kiderakenteessaan, ja se vahvistuu edelleen hiomalla se hienojakoisiksi rakeiksi, mikä lisää kulutuskestävyyttä entisestään - mikä antaa tälle materiaalille useita teollisia käyttötarkoituksia hioma-aineena.

Alumiinioksidi tunnetaan sekä hankaavuudestaan että korroosionkestävyydestään, minkä vuoksi sitä käytetään laajalti tulenkestävien aineiden, paperin, sytytystulppien, alumiinioksidipohjaisia materiaaleja sisältävien uunien ja raskaiden savitavaroiden, teollisuusuunien ja sähköeristimien valmistusprosesseissa.

Bauksiitin jalostusteollisuudessa tuotetaan lujaa, pienitiheyksistä alumiinioksidia, jota käytetään usein tulenkestävien tiilien ja valukappaleiden sekä työstökoneiden hioma-aineiden valmistukseen.

Kemiallisesti amfoteerinen, se toimii sekä happona emästen läsnä ollessa että emäksenä happojen vaikutuksesta. Lisäksi se reagoi voimakkaasti eteenioksidin kanssa muodostaen räjähdysherkän seoksen.