Mikä on alumiinioksidi?

Alumiinioksidi on kova ja joustava materiaali, joka kestää hyvin korroosiota ja kulutusta. Tätä valkoista jauhetta valmistetaan Bayerin prosessin avulla bauksiittimalmista, ja se muistuttaa ulkonäöltään ruokasuolaa tai rakeista sokeria.

Kuituvahvisteinen kestomuovi voidaan muodostaa erilaisiksi materiaaleiksi käyttämällä erilaisia agglomerointitekniikoita ja lämpökäsittelymenetelmiä, ja sen ominaisuuksiin kuuluvat korkea lujuus, hyvä sitkeys ja alhainen sähkönjohtavuus.

Korkea puhtaus

Erittäin puhdas alumiinioksidi on välttämätön monien eri tuotteiden valmistuksessa. Sen ominaisuuksien ansiosta se kestää syövyttäviä ympäristöjä ja kulutusta, mikä vähentää komponenttien kulumista. Lisäksi tämä materiaali on myrkytöntä, kierrätettävää ja tiukempien ympäristönormien mukaista; lisäksi sen suojaavat ominaisuudet ovat myrkyllisiä metallipinnoitteita, kuten kadmiumia ja nikkeliä, pitkäikäisempiä ja suojaavat yhtä hyvin.

Alumiinioksidia on rakennusmateriaaleissa, liimoissa ja tiivisteissä lujuutta ja kestävyyttä lisäävänä lisäaineena tai letkuissa/tiivisteissä kulutuskestävyyden lisäämiseksi. Kumivalmistajat käyttävät sitä vahvistavana täyteaineena, joka lisää sekä vetolujuutta että joustavuutta; maalien ja pinnoitteiden valmistajat käyttävät sitä naarmuuntumis- ja kulutuskestävyyden lisäämiseen.

Erittäin puhdasta alumiinioksidia (HPA) käytetään synteettisen safiirin perustana, jota käytetään älypuhelinten näytöissä ja korkealaatuisten kellotaulujen valmistuksessa, koska se on luja, kova, kemiallisesti vakaa ja läpäisee UV-, näkyvää ja infrapunavaloa. HPA:lla on myös merkittävä rooli teknisissä keraamisissa tuotteissa, joiden kulutuskestävyys ja lämpöstabiilisuus ovat keskeisiä ominaisuuksia, joita tarvitaan näissä sovelluksissa.

99.9%

Alumiinioksidia käytetään monissa sähkö- ja elektroniikkakomponenteissa, jotka vaativat paksuja metallipinnoitteita, joilla on hyvä kemiallinen ja plasmakestävyys, dielektrinen lujuus korkeajännitesovelluksia varten, sekä se on valmistetun keramiikan tai kehittyneen/teknisen keramiikan ainesosa.

Alumiinioksidia tuotetaan maailmassa vuosittain noin 115 miljoonaa tonnia, josta 90% käytetään alumiinimetallin valmistukseen. Merkittävä määrä käytetään myös osana tulenkestäviä aineita, keramiikkaa ja kiillotus- ja hiomasovelluksia sekä sideaine- ja palonestosovelluksia.

Bauksiittimalmi on alumiinioksidin tuotannon ensisijainen lähde, joka louhitaan maasta ja jalostetaan jalostetun alumiinioksidin tuottamiseksi alumiinitehtaisiin kuljetettavaksi alumiinimetallin elektrolyysin tuotantoa varten. Jäljelle jäävä alumiinioksidi kalsinoidaan sitten keramiikan tuotantoa varten - sytytystulppien eristimet, hammasimplantit, laboratoriotarvikkeet ja hiekkapaperin rakeiden valmistus käyttävät kaikki tätä monipuolista ainetta; jotkut niistä kestävät jopa erittäin korkeita lämpötiloja sekä korroosiota, happamuutta tai happosadetta! Alumiinikeraamit kestävät myös erinomaisesti lämpötiloja.

94%

Vaikka suuri osa alumiinioksidin maailmanlaajuisesta tuotannosta käytetään alumiinimetallin sulatukseen, on myös merkittäviä markkinoita erikoislaatuiselle alumiinioksidille, jota käytetään keramiikassa, kuten tulenkestävissä aineissa ja eristeissä, kiillotustyynyissä, hioma- ja kiillotusaineissa. Lisäksi kemiallisissa plasmakestävissä komponenteissa sitä käytetään myös katalysaattorin tukimateriaalina - ja kaikkia alumiinioksidilaatuja on saatavilla maailmanlaajuisesti.

Erittäin puhdas alumiinioksidi tarjoaa erinomaisen yhdistelmän mekaanisia, lämpö- ja sähköisiä ominaisuuksia, minkä ansiosta se soveltuu suurta lujuutta vaativiin sovelluksiin, kuten kulumissuuttimiin ja -ohjaimiin, veriventtiileihin ja sähköliittimien koteloihin. Lisäksi sen lämmön- ja kulutuskestävyyden ansiosta se soveltuu lääketieteellisiin implantteihin ja panssarisovelluksiin.

Suurin osa alumiinioksidista saadaan louhimalla bauksiittia avolouhoksissa eri puolilla maailmaa. Kun malmi on louhittu, se murskataan, sekoitetaan kemiallisessa mädätysprosessissa natriumhydroksidin kanssa ja kylvetään, jotta saostuu alumiinihydroksidikiteitä, joita kutsutaan gibbsiitiksi; sen jälkeen se kuumennetaan ylimääräisen kosteuden poistamiseksi, jolloin syntyy kalsinoitua alumiinioksidia (Al2O3); muita alumiinityyppejä voidaan tuottaa myös kemiallisilla reaktioilla, joihin liittyy hiiltä, typpeä, rikkiä tai fosforia korkeammissa lämpötiloissa.

99%

Alumiinioksidi on uunien tulenkestävissä materiaaleissa käytettävä ensisijainen ainesosa. Lisäksi alumiinioksidia on myös lukuisissa massatuotannossa valmistetuissa teknisissä komponenteissa, kuten koneiden jigeissä, pesukoneiden ja vesipumppujen akselilaakereissa, maatalouskoneiden maaperän läpäisevissä kuorissa, kellojen ja nauhureiden hammaspyörissä/ohjaimissa ja ohjaimissa sekä autojen moottoreiden pyörivissä tiivisteissä.

Alumiinioksidilla on poikkeuksellinen lujuus-painosuhde, ja se kestää kemiallisia hyökkäyksiä ilman korroosiota, joten se on ihanteellinen materiaali sotilasajoneuvojen ja -rakenteiden suojapanssarointiin, joka estää käsiaseiden tulitusta ja keskikaliiperisten tykkien luoteja pääsemästä niihin. Alumiinioksidi soveltuu hyvin myös puolijohdekammioihin ja -kiinnikkeisiin, koska se kestää syövytys- ja laskeutumislämpötiloja ilman, että se erittää hiukkasia tai muuttuu huokoiseksi, sekä sotilaallisiin sovelluksiin, joissa sitä vastaan käytetään käsiaseiden tulta.

Alumiinioksidi on olennainen osa litiumioniakkujen valmistusta. Alumiinin tuotannosta aiheutuu kuitenkin merkittäviä hiilidioksidipäästöjä, joita on vähennettävä. Tämän vuoksi alalla tutkitaan keinoja käyttää polttokennoja tai uusiutuvia energialähteitä hiilen sijasta alumiinioksidin tuotannossa - jotkut tuottajat pyrkivät parhaillaan vähentämään päästöjä entisestään.

Mikrohieno

Alumiinioksidi on inertti, hajuton teollinen keraaminen materiaali, joka on johdettu alumiinioksidista (Al2O3), jota esiintyy luonnossa joko korundikiteinä tai alumiinin päämalmin lähteenä bauksiittina. Alumiinioksidia käytetään monilla elämänlaajentamisen ja yhteiskunnan parantamisen aloilla - sillä on ratkaiseva rooli monien päivittäin käytettävien metallien ja seosten valmistuksessa autoista lääketieteellisiin implantteihin.

Alumiinioksidilla on lukuisia erilaisia ominaisuuksia, joiden ansiosta se soveltuu käytettäväksi erilaisissa sovelluksissa. Sen äärimmäinen kovuus (9 Mohsin asteikolla) ja korkea korroosionkestävyys tekevät alumiinioksidikeramiikasta elintärkeää, kun taas sen erinomainen lämpöstabiilisuus, alhainen dielektrinen häviö tangentti, alhainen dielektrinen häviö tangenttihäviö, jäykkyys, lämpöstabiilisuus, lämmönjohtavuusominaisuudet sekä erittäin hyvät lämpöeristävyysominaisuudet tekevät alumiinioksidista ihanteellisen myös muille teollisuudenaloille.

Alumiinijauhetta on saatavana monissa eri muodoissa, koossa ja laaduissa, minkä ansiosta sitä voidaan käsitellä keramiikaksi joko agglomerointitekniikoilla tai lämpökäsittelymenetelmillä, kuten kalsinoinnilla tai sintrauksella. Lisäksi ruiskuvalulla voidaan myös valmistaa keramiikkaa, mutta tämä prosessi vaatii teknikoilta enemmän valvontaa, jotta vältetään sellaisen lopputuotteen valmistaminen, jossa voi olla virheitä, joita ei voida helposti havaita, ennen kuin purseenpoisto ja sintraus tapahtuvat.

Korkea lämpötila

Alumiinioksidi (Al2O3) on edistyksellinen tulenkestävä materiaali, jota käytetään korkean lämpötilan sovelluksissa ja joka tarjoaa erinomaisen kulutuskestävyyden, kemiallisen inerttiyden ja sähköeristyksen ominaisuudet, jotka tekevät siitä korvaamattoman arvokkaan valinnan monissa prosesseissa. Alumiinioksidi kestää jopa 1700 degC:n lämpötiloja, ja sen materiaalitiheys tekee siitä tiiviisti pakatun ilman aukkoja, ja sen laajenemisnopeus on poikkeuksellisen alhainen, mikä tekee siitä sopivan korkean lämpötilan käyttöön.

Alumiinioksidia voidaan valmistaa joko Bayer-prosessilla tai kalsinoidulla savella, ja sitä käytetään keramiikassa, tulenkestävissä tuotteissa ja erilaisilla teollisuudenaloilla, joilla tarvitaan korkean lämpötilan sovelluksia. Tämän materiaalin tuottamiseksi eri muotoisiksi ja kokoisiksi esimerkiksi korkean lämpötilan sovelluksia varten on olemassa erilaisia konsolidointi- ja sintraustekniikoita.

94%-alumiinioksidi on erinomainen tulenkestävä aine, jolla on erinomaiset mekaaniset, termiset ja sähköiset ominaisuudet. Siinä on alhainen hiukkasten muodostumisnopeus, mutta se pysyy silti tyhjiötiiviinä, joten sitä voidaan käyttää keramiikka-metalli-läpivienneissä, röntgenkomponenttien läpivienneissä ja korkeajänniteholkeissa.

Korkea lujuus

Alumiinioksidi on tekninen keramiikka, jolla on poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet ja erinomaiset sähköiset, termiset ja kemialliset ominaisuudet. Sillä on korkea veto- ja puristuslujuus, ja se kestää äärimmäisiä lämpötiloja ja paineita murtumatta paineen alaisena; lisäksi sillä on erinomaiset sähköeristysominaisuudet, jotka estävät virran kulun. Alumiinioksidia käytetään lääketieteen, puolustuksen ja ilmailu- ja avaruusalan aloilla.

Karkaistulla teräksellä on kovuutensa ansiosta voimakas kulutuskestävyys, minkä ansiosta se kestää korroosiota ja kulumista ankarissa olosuhteissa. Koska teräs on inertti, se ei myöskään ole vuorovaikutuksessa kemikaalien, kuten emästen ja happojen, kanssa, mikä tekee materiaalista pitkäaikaiskestävän.

Erittäin puhdas alumiinioksidi on ihanteellinen sellaisten komponenttien valmistukseen, jotka vaativat mahdollisimman suurta vakautta ja luotettavuutta, kuten laserkomponentit. Kun se päällystetään metallilla, siitä syntyy erittäin kestäviä sähköeristeitä, joilla on erinomainen kulutuskestävyys ja jotka ovat myös röntgenkuvioihin yhteensopivia ja korkeajänniteholkkien kanssa yhteensopivia. Puhdasta alumiinioksidia käytetään usein teollisuudessa esimerkiksi laserkomponenttien, virtausmittausjärjestelmien ja antureiden valmistuksessa, ja se on myös erinomainen vaihtoehto keramiikan ja metallin välisiin läpivientiin, röntgenkomponenttien läpivientiin ja korkeajänniteholkkien valmistukseen. Puhdasta alumiinioksidia on ihanteellinen materiaalivalinta!

Korkea heijastavuus

Alumiinioksidilla on korkea heijastuskerroin lähi-UV- ja keski-IR-spektristä, mikä johtuu alumiinioksidin erittäin korkeasta sirontakertoimesta. Valitettavasti sen heijastuskykyä ei kuitenkaan voida täysin lisätä, koska siihen vaikuttavat useat eri tekijät - esimerkiksi alumiinioksidin päällystäminen dielektrisellä pinnoitteella voi lisätä sen barrier-ominaisuuksia ja samalla lisätä kulutuskestävyyttä ja parantaa käsittely- ja puhdistusominaisuuksia.

Alumiinin tuotanto alkaa murskatun ja pestyn bauksiitin kuivaamisella, liuottamalla se natriumhydroksidilla lietteeksi, suodattamalla epäpuhtauksien poistamiseksi ja siirtämällä se saostussäiliöihin kiinteäksi alumiinihydroksidiksi (Al2O3), joka jalostetaan edelleen alumiinimetalliksi elektrolyysin avulla.

Sulattoalumiinaa käytetään laajalti keraamisten tuotteiden, kuten sytytystulppien eristimien, integroitujen piirien pakkausten, sisäkorvaistutteiden, laboratoriotuotteiden, hiekkapaperin ja hiomalaikkojen sekä teollisuusuunien tulenkestävien vuorausten valmistukseen. Lisäksi tästä materiaalista valmistettuja panssarivaunuja käytetään.