Aluminas struktur og bruksområder

Aluminiumoksid er et avansert ildfast materiale med overlegen styrke, seighet og slitestyrke. Det kan enkelt formes til ulike former og størrelser ved hjelp av ulike konsoliderings- og sintringsprosesser.

Aluminiumoksid er inert og ugjennomtrengelig for syrer og baser ved høye temperaturer. I tillegg har det en imponerende motstandskraft mot slitasje.

Det er et krystallinsk materiale

Selv om bruksområdene varierer, har aluminiumoksid flere felles egenskaper som gjør det velegnet til bruk på en rekke områder. Blant disse er høy mekanisk styrke, kjemisk resistens og elektrisk isolasjonsevne. Aluminiumoksid har også utmerket ildfasthet, slitestyrke, gode dielektriske egenskaper med lave tapstangensverdier, samt at det er egnet for bruk i tøffe, korrosive miljøer.

Alumina er en kjemisk forbindelse som består av aluminium- og oksygenmolekyler. Det forekommer naturlig som korund, og under visse forhold kan det omdannes til safir - et ideelt materiale for industriell og medisinsk bruk, mens det høye smeltepunktet og den kjemiske inertiteten gjør det egnet som ildfast materiale i miljøer med ekstreme temperaturer.

Alumina har en intrikat krystallstruktur som består av sekskantede, tettpakkede oksygenioner og to tredjedeler oktaedriske aluminiumioner som ligger sekskantet tett sammen, og to tredjedeler oktaedriske aluminiumioner som danner sterke hydrogenbindinger med hverandre, noe som gir dette materialet ekstrem holdbarhet, styrke, stivhet og ildfasthet.

Når man bruker aluminiumoksid til å produsere keramikk, må det males til fine partikler for å få en konsistent krystallstruktur og bedre ytelse. Denne prosessen forbedrer også overflatekvaliteten, samtidig som den reduserer nivået av urenheter i det endelige keramiske produktet.

For å produsere ren alumina er det svært viktig å minimere forekomsten av g-Al2O3. Denne vannløselige fasen forstyrrer sintringsprosessene og fører til ukontrollert grovhet og agglomerater, noe som reduserer effektiviteten og gir mørke farger på de keramiske produktene.

Aluminiumoksid har overlegen mekanisk styrke og termisk stabilitet, og det høye smeltepunktet, den gode kjemiske inertiteten, motstandsdyktigheten mot slitasje og den enkle formbarheten gjør at det egner seg til mange ulike bruksområder, fra ildfaste materialer og belegg til ildfaste materialer og belegg. Aluminiumoksyd kan også tilsettes en rekke tilsetningsstoffer for å oppfylle spesifikke ytelseskriterier - enten for å forbedre korrosjonsbestandigheten eller for å gi det en særegen farge eller optiske egenskaper.

Den er sprø

Aluminiumoksid er et ekstremt hardt og sterkt krystallinsk materiale som finnes naturlig i mange former, for eksempel safir. I tillegg brukes aluminiumoksid i industrien som slipemiddel eller keramisk komponent. Blant oksidene skiller aluminiumoksid seg ut ved å ha høy motstandskraft mot termisk og kjemisk slitasje, og ved å spre støtenergi i panserteknologi.

Ved høye temperaturer går de fleste former for aluminiumoksid tilbake til sin heksagonale alfa-fase, noe som gir maksimal styrke og stivhet, krympebestandighet, gode dielektriske egenskaper (for konvertering fra likestrøm til GHz-frekvenser) og lav tapstangendens. Aluminas struktur består av oksygen- og aluminiumatomer i en sammenlåst kubisk matrise, der aluminiumioner fyller to tredjedeler av de oktaedriske mellomrommene, mens oksygen bare fyller en tredjedel. På grunn av sterke ioniske interatomære bindinger mellom molekylene har det høy styrke og stivhet når det utsettes for høye temperaturer. Dette gir den enestående styrke og stivhet blant alle krystallinske aluminiumoksider, i tillegg til at den er svært ildfast på grunn av de sterke interatomære bindingene mellom partiklene.

Selv om aluminiumoksid er sprøtt, er det et utrolig elastisk materiale som har mange bruksområder. Hardheten og motstanden mot kjemisk slitasje gjør det ideelt for slipemiddelindustrien, mens det lave smeltepunktet og temperaturstabiliteten spiller en viktig rolle i keramiske produksjonsprosesser. Aluminiumoksyds elektriske stabilitet gjør det også til et attraktivt materialvalg for isolatorer og kondensatorer.

Aluminiumkationer finnes som heksakation i vannløsninger, og når dehydrert kan de danne aluminiumhydroksidutfelling som kan brukes til å klarne vann, mens den løselige formen, aluminiumhydroksidutfelling, også kan brukes til rengjøring av glass, og er så vanlig i naturen at den ikke har noen toksiske effekter på dyr eller planter.

Forskere har nylig påvist at aluminiumoksid er betydelig mer duktilt enn silikaglass. De observerte at strukturer med tykke vegger i forhold til rørdiameter på over 2:1 ble brutt fra hverandre når de ble komprimert, mens tynnere strukturer overlevde kompresjonen. Ved hjelp av transmisjonselektronmikroskopi kunne forskerne analysere denne forskjellen: Tett pakking av atomer i et alumina-nettverk gjorde det lettere å bytte plass enn i defektfrie silikaglass.

Det er kjemisk inert

Aluminiumoksid er et ekstremt hardt og kjemisk inert materiale med mange bruksområder på grunn av sin ekstreme hardhet og kjemiske inertitet, som både fungerer som en utmerket isolator mot termiske sjokk, korrosjonsbestandige egenskaper og er allsidig nok til å kunne formes i ulike former og størrelser.

Alumina er et eksepsjonelt slipemateriale som brukes i slipeskiver, sandpapir og poleringsmasser for å gi presis sliping og glatting av metaller og andre materialer. Pigmentforlengere av aluminiumoksid gir også fargestabilitet og holdbarhet til malte overflater.

Den keramiske aluminiumoksidfamilien er verdensledende på markedet. Den har høy elektrisk ledningsevne, mekaniske og termiske egenskaper som opprettholdes ved høye temperaturer, motstand mot korrosjon, kjemiske angrep og slitestyrke, samt et bredt spekter av bruksområder i mange bransjer.

Alumina består av aluminium og oksygen og har et smeltepunkt på 2 050 grader Celsius, noe som gjør det ekstremt varmebestandig. Aluminiumoksid kan produseres ved hjelp av ekstrudering og pulversintring, men produksjonsutbyttet er relativt lavt fordi det er vanskelig å få tak i aluminium med høy renhetsgrad og å produsere rene oksidprodukter.

Aluminiumoksid er et langvarig og kjemisk inert materiale som er motstandsdyktig mot angrep fra syrer og baser. I tillegg har det elektrisk isolerende egenskaper som gjør det egnet til isolasjon av elektriske ledninger, og dets høye styrke/stivhet gjør det egnet til produksjon av ballistisk panser. Aluminiumoksidprodukter brukes blant annet til ventiler, tetningsringer og komponenter som brukes i kjemikaliepumper, samt ventiler som er spesielt utviklet for å håndtere kjemikalier og slitesterke komponenter som brukes i disse pumpene.

Alumina er en fremragende reflektor for lys med bølgelengder mellom 500 og 2000 nanometer, noe som gjør det til en utmerket komponent for laserreflektorer. I tillegg til å være reflekterende, har aluminiumoksid også lav partikkelgenerering og er vakuumtett - egenskaper som gjør det godt egnet til halvlederkamre og -armaturer, samt til å produsere pumpekamre for blitslamper eller kontinuerlige bølgelasere.

Ettersom natriumforurensning av aluminiumoksid er den viktigste kilden til sprekkdannelse og fortetning, tilsettes det ofte under produksjonen for å fremme sintring ved lavere temperatur. Gallium er også en viktig forurensning i alumina; bruken av gallium som nøkkelelement i Bayer-løsningen har ført til at det akkumuleres i materialet under sintringsprosessen, noe som bidrar til høye nivåer av gallium i det.

Den er ildfast

Ildfaste murstein med høy aluminiumoksid har utmerkede termiske egenskaper og tåler tøffe forhold, noe som gjør dem egnet til mange bruksområder, for eksempel keramikkovner, masovner og glasstanker. Den kjemiske motstandsdyktigheten gjør dem svært holdbare, og de tåler korrosjon fra mange syrer og alkalier, som flussyre, natriumhydroksid og ammoniumperklorat. Alumina murstein lages av finknust, kalsinert materiale som deretter bindes sammen ved hjelp av en høytrykkssintringsprosess for å oppnå optimal ytelse.

Ildfaste murstein lages av råmateriale i ulike former, for eksempel kvadratiske, rektangulære og runde, som deretter sintres i en roterende sintringstrommel ved temperaturer på mellom 1500 og 1800 grader C. Sintring spiller en viktig rolle i produksjonen av ildfaste materialer av høy kvalitet; temperaturen og varigheten påvirker partikkelstørrelsen, formen og den kjemiske sammensetningen av de ferdige produktene.

Disse ildfaste materialene har vanligvis et høyt aluminiumoksidinnhold på over 45% og kan produseres i ulike former, inkludert glidestøping og sprøytestøping, før de brennes i gassfyrte ovner. Etter brenning kan produktene testes i henhold til ASTM-tester for åpen porøsitet, vannabsorpsjon, tilsynelatende tetthet og mekaniske egenskaper som firepunkts bøyestyrke.

Ildfaste murstein med høy aluminiumoksid brukes i stor utstrekning i industrier som krever varmeisolasjon. De brukes ofte i masovner, keramikkovner og tankovner, samt i applikasjoner som krever høy slitestyrke og motstand mot termisk sjokk.

Ildfaste oksider består av ulike en-, to- og treverdige keramiske forbindelser som hovedsakelig er laget av aluminiumoksid. Ildfast keramikk er ekstremt slitesterke materialer som brukes mye i strukturelle og isolerende applikasjoner, og de tåler ekstreme temperaturer samt kjemikalier og slipende stoffer uten å brytes ned.

Fosforsyre har et ekstremt lavt smeltepunkt og reagerer langsomt med aluminiumoksid for å danne aluminiumoksidhydroksid og aluminiumhydroksid, før det dehydreres til aluminiumoksidortofosfat ved høy temperatur, som ligner på silika- og kvartsstrukturer og gir opphav til ildfaste materialer av berlinitt, tridymitt og kristobalitt, som gir utmerket motstand mot slagginntrengning og høy holdbarhet.