Mikä on alumiinioksidi?

Alumiinioksidi, yleisemmin Al2O3, on valkoinen, inertti mineraali, jolla on monia elämää ja yhteiskuntaa edistäviä sovelluksia. Alumiinioksidi on poikkeuksellisen fysikaalisten, kemiallisten ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta tullut valituksi materiaaliksi monissa vaativissa tuotantoympäristöissä.

Alumiinioksidia valmistetaan liuottamalla murskattua ja pestyä bauksiittia natriumhydroksidiin, suodattamalla ja pumppaamalla liuos saostussäiliöiden läpi, joissa siemenet stimuloivat alumiinioksidikiteiden kiteytymistä.

Fysikaaliset ominaisuudet

Alumiinioksidikeramiikka on poikkeuksellisen kova ja sitkeä materiaali, jolla on erinomainen korroosionkestävyys ja poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet, jotka soveltuvat kaivosteollisuuden materiaalinsiirtokomponentteihin ja vaativiin kemiallisiin käsittely-ympäristöihin.

Kulutus- ja kulutuskestävyyden ansiosta keramiikka soveltuu erinomaisesti teollisuuden hiomalaitteisiin, ja se on taloudellinen vaihtoehto teollisuustimantille. Keraamisia tulenkestäviä aineita sisältäviä tulenkestäviä aineita käytetään uuneissa ja uuneissa ankarissa tuotantoympäristöissä uunien ja uunien vuoraamiseen ja tasaisen tuotoksen varmistamiseen.

Alumiinioksidin lämmönjohtavuus on erinomainen tai korkea, joten se soveltuu käytettäväksi sähköeristeenä ja pinnoitteena. Lisäksi sen vahva vastustuskyky emäksien ja voimakkaiden happojen vaikutuksille tekee siitä sopivan sähköeristeiden valmistusprosesseihin; se ei kuitenkaan liukene veteen tai muihin orgaanisiin liuottimiin.

Hygroskooppisten ominaisuuksiensa ansiosta se pystyy imemään kosteutta ilmasta ja varastoimaan sitä, minkä vuoksi sitä voidaan käyttää kuivausaineiden ainesosana tai kosteudenhallinta-aineena elintarvikkeiden ja lääkkeiden valmistusprosesseissa.

Korundi on alumiinioksidin muoto, jota esiintyy sekä magmakivissä että metamorfisissa kivissä, ja siinä on happi-ioniverkko, jonka väleistä kaksi kolmasosaa on täytetty alumiiniioneilla - tämä rakenne antaa korundille sen kovuuden, minkä vuoksi sitä käytetään yleisesti teollisena timantin korvikkeena hioma-aineissa tai metallurgisten materiaalien hionnassa, tai sitä käytetään osana alumiinioksidipohjaisen hiekkapaperin koostumusta.

Alumiinioksidilla on lukuisia fysikaalisia ominaisuuksia, jotka erottavat sen muista materiaaleista, kuten alhainen lämpölaajeneminen, suuri taivutuslujuus ja kulutuskestävyys, erinomainen sitkeys ja kestävyys, mikä tekee siitä keskeisen materiaalin tulenkestävissä materiaaleissa ja teollisuuden leikkaustyökaluissa. Alumiinioksidin lisäaineet lisäävät myös lasituotteiden kovuutta ja kulutuskestävyyttä.

Alumiinioksidin kemialliset ominaisuudet ovat hyvin merkittäviä. Hapetusasteensa +3 ansiosta alumiini voi osallistua redox-reaktioihin joko antamalla tai ottamalla elektroneja, ja sen kemiallisten ominaisuuksien ansiosta se on hyödyllinen pelkistys-hapetusreaktioissa, joissa alumiini voidaan muuttaa takaisin puhtaaksi metalliksi tai edelleen hapettaa muiksi aineiksi, kuten aluminaatti-ioneiksi.

Kemialliset ominaisuudet

Poikkeuksellisten fysikaalisten ominaisuuksiensa ansiosta alumiinioksidi erottuu edukseen haastavimmissakin ympäristöissä ja sovelluksissa. Sen suuri tiheys takaa rakenteellisen vakauden, kun taas sen sulamis- ja kiehumispiste todistavat sen kyvyn kestää äärimmäisiä lämpöympäristöjä. Lisäksi alumiinioksidin kovuusluokka 9 Mohsin asteikolla tekee siitä erittäin arvostetun hioma-aineen hiomalaikoissa ja hiekkapaperisovelluksissa monilla teollisuudenaloilla materiaalien tarkassa työstössä, muotoilussa ja viimeistelyssä.

Sähköeristysominaisuuksiensa ansiosta polyuretaanivaahto on korvaamaton eriste kondensaattoreille ja muille elektroniikkakomponenteille, kuten älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa käytettäville kondensaattoreille. Koska tämä materiaali kestää korkeita jännitteitä ja estää samalla sähkövuodot, se on olennainen materiaali elektronisten laitteiden turvallisuuden ja tehokkuuden suojaamisessa.

Alumiinioksidin inertti luonne tekee siitä myös tehokkaan pigmentin lisäaineen, joka parantaa maalien ja pinnoitteiden peittävyyttä ja kestävyyttä. Lisäksi alumiinioksidia käytetään laajasti lääketieteellisessä teknologiassa, sillä se on olennainen osa kirurgisia työkaluja ja hammasimplantteja.

Kemiallisesti alumiinioksidi on amfoteerinen yhdiste, joka toimii sekä happona että emäksenä. Kun se altistetaan laimealle suolahapolle, se reagoi ja muodostaa alumiinikloridia ja vetykaasua; kun se yhdistetään nestemäiseen natriumhydroksidiin, se muodostaa natriumaluminaattia (suolaa) sekä vettä.

Saint-Gobain tarjoaa laajan valikoiman erilaisia alumiinioksidilaatuja erilaisiin käsittely-ympäristöihin ja vaativiin sovelluskohteisiin ja lisää tarvittaessa erilaisia lisäaineita tai lisäkomponentteja ominaisuuksien räätälöimiseksi edelleen. Alumiinioksidi erottuu hienokeraamisten joukosta, koska sen ominaisuudet ovat niin monipuoliset; niiden muokkaaminen edelleen lisäaineilla tekee siitä poikkeuksellisen joustavan materiaalin.

Alumiinioksidi on poikkeuksellinen keraaminen materiaali vaikuttavien fysikaalisten, kemiallisten ja lämpöominaisuuksiensa ansiosta, minkä vuoksi se on välttämätön jokapäiväisessä teknologiassa terveydenhuollosta ja nykyaikaisesta sodankäynnistä valmistukseen ja kaivostoimintaan.

Mekaaniset ominaisuudet

Alumiinioksidi tunnetaan lujuudestaan, kovuudestaan ja kulutuskestävyydestään - ominaisuuksista, joiden ansiosta se soveltuu monenlaiseen teollisuus-, auto- ja kotitalouskäyttöön. Alumiinioksidin monet käyttökohteet vaihtelevat teollisuudesta kotitalouksiin, autonosien valmistuksesta keramiikan (kuten posliinin) valmistukseen. Alumiinioksidi toimii myös erinomaisena tulenkestävänä aineena uuneissa sen erinomaisten lämpö- ja sähköominaisuuksien ansiosta. Alumiinioksidia käytetään myös ZTA-keramiikkakomposiittien valmistukseen, joilla on keraamisille materiaaleille erinomaiset murtumiskestävyysominaisuudet.

Alumiinioksidi on valkoinen, kiteinen mineraali. Sitä voidaan louhia joko bauksiitista Bayerin prosessin avulla tai luonnon korundista eri tavoin. Erittäin puhtaalla alumiinioksidilla on useita käyttötarkoituksia riippuen sen al2O3-pitoisuudesta ja lisäaineista; erittäin puhdasta alumiinioksidia käytetään myös raaka-aineena keraamisten alumiinioksidikeraamisten valmistuksessa muovaamalla tai puristamalla ne muotoon ja kalsinoimalla ne sitten huokoisten rakenteiden aikaansaamiseksi; näitä keraamisia tuotteita voidaan sitten käyttää erilaisten tuotteiden valmistukseen, kuten työstövälineiden, eristimien, kulumista kestävien pumppujen siipipyörien ja hiekkapaperin valmistukseen.

Ylivoimaisen korroosion- ja kulutuskestävyytensä ansiosta alumiinioksidia käytetään yleisesti kaivostoiminnassa materiaalin siirtokomponentteina maansiirtokoneissa, kuten kuljetinhihnoissa. International Syalonsin Aluminon tarjoaa erittäin puhdasta alumiinioksidia, joka on räätälöity erityisesti tällaisiin haastaviin sovelluksiin.

Alumiinioksidi on olennainen komponentti alumiinimetallin ja erilaisten alumiiniseosten valmistuksessa, ja sitä käytetään myös hioma- ja kiillotusaineena. Tästä aineesta koostuvaa alumiinioksidihiekkaa käytetään laajalti hiomalaikoissa ja muissa hiomatuotteissa, kuten hiekkapaperissa.

Kemiallisista ja fysikaalisista ominaisuuksistaan johtuen alumiinioksidia käytetään biolääketieteellisissä sovelluksissa, jotka vaihtelevat lonkan tekonivelleikkausten laakereista, hammaskruunuista, tukipilareista ja silloista, bionisista silmän korvikkeista sekä lääketieteellisissä implantteissa ja muissa laitteissa käytettävien bioinerttien keraamisten komponenttien valmistukseen. Alumiinioksidin biomineraalisuus, sitkeys ja mekaaniset ominaisuudet tekevät siitä sopivan hammasimplanttihoidon sovelluksiin.

Lämpöominaisuudet

Alumiinioksidi (Al2O3) on inertti, valkoinen amorfinen materiaali, jolla on korkea tiheys, puristuslujuus, vetolujuus ja sulamispisteet ja jota käytetään yleisesti teollisen keramiikan raaka-aineena. Kemiallisten, fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta sillä on monia elämää pidentäviä ja yhteiskuntaa parantavia sovelluksia lääkinnällisistä laitteista ja luodinkestävän lasin tuotantolinjoista nykyaikaisiin sodankäyntivälineisiin.

Al2O3 on olennainen komponentti alumiinioksidipohjaisten tulenkestävien tuotteiden ja kehittyneiden keraamisten tuotteiden tuotannossa. Al2O3:lla on oksidikeramiikan joukossa poikkeuksellinen lujuus-painosuhde (Mohsin asteikolla 9), ja se erottuu edukseen korroosion- ja kulutuksenkestävyydellään, alhaisella sähkönjohtavuudellaan, erinomaisilla dielektrisillä ominaisuuksillaan, vahvoilla lämmönjohtavuusominaisuuksillaan ja poikkeuksellisella tulenkestävyydellään.

Alumiinioksidilla voi olla useita eri kiteisiä muotoja, mutta kaikilla on taipumus palata takaisin heksagonaaliseen alfa-faasiin korkeammissa lämpötiloissa. Tämä heksagonaalisen alfa-faasialumiinin ainutlaatuinen kiderakenne on vastuussa sen toivotuista ominaisuuksista, kuten lisääntyneestä sähkönjohtavuudesta. Siinä happianionit O2- ympäröivät alumiinikationeja Al3+ muodostaen säännöllisiä kolmionmuotoisia ryhmiä, jotka ovat kiertyneet 180 astetta toisiinsa nähden muodostaen säännöllisiä kolmioita, joiden ympärillä on säännöllisiä kolmioita säännöllisissä kulmissa, jotka kiertyvät 180 astetta niiden ympäri.

Alumiinioksidin ominaispinta-ala on erittäin suuri, minkä ansiosta se kykenee kemisoimaan aineita ja kiinnittymään voimakkaasti muihin materiaaleihin, minkä vuoksi se soveltuu pinnoitteisiin ja tulenkestäviin sovelluksiin, kuten korkean lämpötilan tulenkestäviin aineisiin, joissa käytetään zirkoniumoksidia osana kaavaa.

Erittäin puhdas alumiinioksidi on laajalti tunnettu erinomaisista tulenkestävistä ominaisuuksistaan, mikä tekee siitä korvaamattoman arvokkaan raaka-aineen eristimien ja siihen perustuvien keraamisten tuotteiden valmistuksessa. Lisäksi sitä käytetään laajalti petrokemiallisissa sovelluksissa, joissa sen materiaali voi altistua sekä hapettaville että pelkistäville olosuhteille, mikä tekee erittäin puhtaasta alumiinioksidista olennaisen osan hiilivetyjen autotermisen reformoinnin prosesseissa.

Polykarbonaattimuovi on vähäisen akuutin ja lievän kroonisen myrkyllisyytensä vuoksi ihanteellinen materiaali bionisiin ja lääketieteellisiin sovelluksiin, kuten luun korvaaviin proteeseihin, tekolonkkaimplantteihin ja hammasimplantteihin. Lisäksi sen suuri lujuus-painosuhde tekee siitä sopivan suojavarusteisiin, kuten suojapanssareihin ja luodinkestäviin ikkunoihin; sen kemiallinen inerttiys tekee siitä sopivan myös laboratoriolaitteiden, kuten uunien ja lasitavaroiden, pinnoittamiseen.