アルミナの化学式

酸化アルミニウム（アルミナ）はアルミニウムと酸素からなる無機化学化合物で、コランダムまたはボーキサイト鉱物として天然に存在する。

純粋なアルミナは、いくつかのアルミニウム酸化物の一つであり、最も一般的に見られる。生産はボーキサイト鉱山からの浸出または水和酸化アルミニウムを含む苛性ソーダ溶液によって行われる。

化学式

Al2O3はアルミナの化学式である。2個のアルミニウム原子が2個の酸素原子と結合してこの化合物を形成し、一般にコランダムまたは酸化アルミニウムの結晶形として見出される。アルミナは、酸にも塩基にも容易に溶解し、優れた熱伝導特性を持つ白色の固体として現れるため、さまざまな産業分野で有用である。アルミナは、セラミック材料に広く使用される優れた熱伝導性材料であると同時に、電気絶縁体のニーズにも応えている！セラミック材料の主要成分であると同時に、様々な特性を持っているため、産業界全体で広く使用されています。そのため、アルミナは産業界全体で同様に多くの用途を持つ無機化学試薬となっています！

アルミナはバイエル法でボーキサイトから抽出し、精製することで、エレクトロニクスや先端材料用途に使用される高純度材料を製造することができる。また、キルンや炉のような高温装置を支える耐火物もこの材料に依存しており、その硬度からサンドペーパー、研削砥石、切削工具などの製品に使用される重要な研磨剤でもある。

アルミナの他の形態には、活性アルミナとガンマアルミナがあり、どちらも水分を除去するために脱水され、六角形の結晶を持つ。焼成中に加熱されると、これらの形態は様々な多形に変化し、そのユニークな結晶構造が機能するかどうかを決定する。

アルミナは、いくつかのプロセスにおける研磨剤、フィルター、触媒担体から、セラミックにおける耐火物、絶縁体、添加剤としての役割まで、数多くの用途に見られる。さらに、添加剤として強度と浸透性を向上させるために粘土に配合されることも多く、ジルコニア粒子や炭化ケイ素ウィスカーと混合することで靭性が向上する。

アルミナは、研磨剤や分散剤として、歯磨き粉や歯科用セメントから食品に至るまで、多くの消費者製品に含まれており、血液透析のような医療処置にも利用されている。微細な粉塵や粉末状の物質と同様に、その吸入は呼吸器系に害を及ぼす可能性がある。

物理的性質

アルミナ（CaO3）は、優れた物理的特性を持つ硬質で不活性な材料である。加圧下や加重下での応力、ひずみ、引張強さなどです。アルミナは、非常に高い圧縮強度を誇りながら、低融点であるため、用途に応じて様々な形状に成形することができます。さらに、アルミナは電気を通さず、優れた耐熱性を誇るため、炉の断熱材やスパークプラグのコーティングに最適です。

アルミナは、コランダムまたはボーキサイトとして天然に存在し、そこから水酸化アルミニウム鉱物であるギブサイト、ダイアスポア、ボーマイト、チタニアを抽出するバイヤープロセスを用いてさらに精製する。ボーキサイトは純粋なアルミナの主要な供給源であり、工業的にはサンドペーパーの研磨剤、電気絶縁体、耐火物の触媒支持体セラミックス触媒塗料顔料として使用される。

α相アルミナは、構成原子間の強いイオン結合を特徴とし、各アルミニウム原子が八面体間隙の3分の2を埋め、3分の1を酸素イオンが埋める不規則な三角ブラベ格子構造を持ち、この形態が最も安定した形態となっている。他の結晶形態も存在するが、高温になるとすべてα相に戻り、90%純度レベルまでの優れた機械的特性を持つ安定したアルミナセラミックスに戻る。

アルミナセラミックスは、水、酸、塩基による腐食に非常に強く、また、ほとんどの化学薬品や溶剤による磨耗に対して非常に耐久性があります。その耐火性は、ほとんどの酸化物セラミックスを凌駕しており、実際、すべての酸化物セラミックスの中で最高の強度、剛性、最高の誘電特性を誇り、亜硫酸雰囲気にも影響されず、熱衝撃にも影響されません。

用途

アルミナ（Al2O3）は、テクニカルセラミックスの酸化物グループに属する高度な耐火物です。強力な機械的、熱的、電気的、化学的特性を持ち、耐久性に優れ、融点が非常に高い。アルミナのコランダム結晶形は、ルビー、サファイア、エメラルドなどの宝石の基礎となり、その色は、鉱物構成に含まれるクロムや鉄などの元素に由来します。アルミナはまた、レベル8の硬度を持つため、優れた研磨材としても機能します。

ボンドアルミナで作られたエンジニアードセラミックスは、標準的なセラミックスと比較して、優れた耐摩耗性、高い温度安定性、熱伝導性が要求される過酷な用途で使用されることが多い。さらに、エンジニアードセラミックスは、長石やシリカのような天然鉱物よりも、化学薬品や摩耗に対してより高い耐性を提供します。

30～55%のAl2O3を含むボーキサイトは、アルミナの主な供給源である。大地から採掘され、苛性ソーダで溶かしてからろ過して不純物を取り除くというバイエル法で処理され、アルミナ水和物が生成される。

無水アルミナは、耐火物に使用するために粗い粒子サイズと細かい粒子サイズの両方に粉砕することができ、細かい粒子サイズは、密度を改善し、気孔率を低減するために大きな粒子間の空隙を埋めます。アルミナはまた、ジルコニア鉱物原材料と組み合わせて切削工具複合材料を形成することができる。マグネシアと混合すると、ナトリウム蒸気街灯に使用される半透明のアルミナができる。

アルミナは、ゼーベック効果によって極端な温度を測定するために使用される熱電対にも含まれている。熱電対は、2本の金属ワイヤーをつなぎ合わせて極端な温度にさらす一方、一方のワイヤーはアルミナ・シースで保護されたままになっている。これは、熱電対信号の読み取りを妨害する電位の発生を防ぐためである。アルミナのその他の用途としては、耐火物や研磨剤の製造、研磨工程、顔料顔料をコーティングするゼオライトやチタンコーティングの製造などがある。

安全性

アルミナは、研磨材やセラミックから研磨剤、研磨工具、研磨コンパウンド、研磨製品、研磨機、研磨コンパウンド、耐火物に至るまで、数多くの用途に見出すことができる。アルミナはまた、金属基板上のコーティングとして耐食性金属コーティングに不可欠な役割を果たすだけでなく、サファイア基板上に組み立てられた電子部品を使用する電子デバイスや超伝導量子干渉デバイスにおいて絶縁体として機能しながら耐食性を高めるためにサファイア基板上にシリコンを含むサファイア基板上に使用されるシリコンの層間の絶縁層として単電子トランジスタや超伝導量子干渉デバイスなどの電子デバイスに不可欠な役割を果たす。

アルミナを製造するには、粉砕・洗浄したボーキサイトを苛性ソーダと合わせてスラリーにし、約530℃に加熱して水酸化アルミニウム水溶液とし、これを沈殿槽に送り込んでから反応を開始させ、酸化アルミニウムの固体結晶を成長させ、最終的にその厚さが適切なレベルに達すると溶液から除去する。

アルミナを取り扱う労働者は、不適切な取り扱いによる事故や怪我を避けるために、眼鏡や手袋を含む適切な個人用保護具を使用すべきである。また、洗眼所や安全シャワーのような緊急設備がどこにあるか、また、流出や火災に対処するための手順を知っておくべきである。

アルミナ現役労働者は、清潔で乾燥した作業環境を維持し、気管支炎を含む肺の炎症やその他の健康障害を引き起こす可能性のある粉塵粒子の吸入を避けるべきである。アルミナの吸入は、鼻やのどの管から入り込み、長期にわたっ て慢性産業性気管支炎や肺線維症につながる可能性があるため、特 に危険である。

アルミナの空気中への暴露は、皮膚刺激や皮膚炎を引き起こす可能性がある。従って、暴露された者は、取り扱った後すぐに手を洗うべきであり、この物質を扱う者は、その粒子を吸い込まないよう、安全のために呼吸器を着用すべきである。

活性アルミナは、湿気のない密閉容器に保管し、ファンや換気口などの空気源から遠ざけ、酸やアルカリなどの類似した性質を持つ化学物質を使用する作業者が頻繁に出入りする場所から遠ざけるべきである。