Aluminiumoxide Aluminiumoxide

Aluminiumoxide (aluminiumoxide) vormt het kernmateriaal voor veel industriële keramiek. Het heeft harde, brosse eigenschappen met een hoog smeltpunt, een laag elektrisch geleidingsvermogen en uitzonderlijke thermische stabiliteitseigenschappen.

Korund bestaat voornamelijk uit stabiele rhombohedrale kristalvormen van aluminiumoxide (a-Al2O3) dat een stabiele kristalvorm heeft die korund-aluminiumoxide wordt genoemd. Sporen van chroom zorgen voor de karakteristieke rode tint, terwijl ijzer en titanium blauwe saffiertinten bijdragen voor blauwe saffier edelsteensoorten zoals robijnen.

Metalen

Aluminiumoxide aluminiumoxide is een integraal materiaal bij de productie van metalen en wordt gebruikt om aluminiummetaallegeringen te maken. Vanwege het hoge smeltpunt en de uitstekende thermische weerstand wordt het vaak gebruikt in ovens, keramiek en ovenvoeringen. Aluminiumoxide aluminiumoxide speelt ook een essentiële rol in de productie van civiele en militaire bepantsering vanwege de sterkte, lichtgewicht eigenschappen en ballistische eigenschappen.

Aluminiumoxide (aluminiumoxide) wordt geproduceerd door bauxieterts te raffineren in een aluminiumoxideraffinaderij. Dit proces vindt meestal plaats in grote rechthoekige gebouwen die naar schatting een kilometer lang zijn en honderden reductiecellen bevatten die via grote kabels zijn aangesloten op het elektriciteitsnet; wanneer deze worden gecombineerd, produceren ze korund of aluminiumoxide als eindproduct.

Korund is de meest voorkomende vorm van aluminiumoxide en komt qua hardheid op de tweede plaats na diamant. Edelsteenvormen van korund zijn onder andere robijnen en saffieren die hun rijke kleuren te danken hebben aan onzuiverheden zoals chroom-, ijzer- en titaniumatomen. Korund is het hoofdingrediënt van snijgereedschappen en talrijke schuurmiddelen die op het oppervlak worden gebruikt; er bestaan ook andere toepassingen voor korund.

Raffinaderijen gebruiken aluminiumoxide als basis voor industriële vuurvaste materialen die worden gebruikt in complexe thermochemische en thermomechanische processen, zoals autothermische reforming voor de omzetting van koolwaterstoffen in synthesegas (synthesebrandstof). Hoge zuiverheid aluminiumoxide keramiek biedt superieure chemische inertheid die nodig is voor succesvolle prestaties van dergelijke toepassingen.

Aluminiumoxide wordt vaak gebruikt als katalysator in raffinaderijen om de reacties die daar plaatsvinden te vergemakkelijken, waaronder reacties die te maken hebben met de productie van elementaire zwavel via het Claus-proces of voor alcoholen die worden omgezet in alkenen.

Aluminiumoxide wordt vaak toegevoegd aan cement en betonproducten om de treksterkte, duurzaamheid en corrosiebestendigheid ervan te verhogen, evenals de bestendigheid tegen omgevingsfactoren. Aluminiumoxide kan ook worden toegevoegd aan lijmen en afdichtmiddelen om de hechtsterkte, veerkracht en bestendigheid tegen chemicaliën te verhogen; daarnaast wordt het veel gebruikt bij de productie van tandheelkundige implantaten en prothetische hulpmiddelen.

Korund

Aluminiumoxide (ook bekend onder de chemische formule Al2O3) is een verbinding voor alle doeleinden met talloze toepassingen. Het dient als een belangrijke grondstof bij de productie van aluminiummetaal en industriële keramiek; daarnaast kan het ook in de natuur voorkomen als kostbare edelstenen zoals robijnen en saffieren.

Korund is een aluminiumoxide met een ingewikkelde hexagonale dicht opeengepakte structuur en overvloedige zuurstofionen; tweederde daarvan vult de beschikbare octahedrale tussenruimten, terwijl de resterende ruimte wordt opgevuld door Al3+ ionen die zich binden met andere atomen om een neutrale structuur te vormen zonder ladingsbalancerende kationen die nodig zijn voor de stabilisatie.

Natuurlijk korund komt voor in stollings-, metamorfe en sedimentaire gesteenten. De primaire bron is bauxiet, dat zeer zuivere aluminiumoxidepoeders oplevert (>99,9% Al2O3); korund kan met het Bayerproces uit dit bronmateriaal worden gewonnen; belangrijke afzettingen zijn te vinden in Australië, Brazilië India Myanmar (Birma).

Zuiver korund wordt ook veel gebruikt als schuurmateriaal in industriële omgevingen en daarbuiten, vooral als onderdeel van productieprocessen voor hoogzuiver aluminiumoxide. Vanwege het harde en duurzame oppervlak bevat zuiver korund vaak kleine hoeveelheden koolstof, siliciumdioxide en mangaanoxide voor extra slijtvastheid.

Korund kan ook worden gebruikt als katalysator. Doordat het water en andere polaire moleculen absorbeert, kan het worden gebruikt in adsorptiechromatografie; daarnaast kan het door zijn katalytische eigenschappen zwavel uit waterstofsulfide verwijderen, alcoholen dehydrateren en olefinen isomeriseren.

De kristalstructuren van korund kunnen aanzienlijk variëren door onzuiverheden in de samenstelling, waaronder elementaire substituenten die bijdragen aan verschillende kleuren. Robijnen en saffieren hebben hun kleuren te danken aan sporen van respectievelijk Fe2+- en chroomionen die erin voorkomen.

Korund is een uiterst veerkrachtig materiaal dat afhankelijk van de toepassing in verschillende vormen en maten kan worden gemaakt. Bewerkt voor abrasieve producten, maar ook voor toepassingen die een hoge temperatuurbestendigheid en goede elektrische isolatie-eigenschappen vereisen. Door middel van bind- en vormtechnieken kan het ook fijnkorrelig aluminiumoxide materiaal produceren met superieure slijtvastheidseigenschappen dat uitstekende slijtvastheidseigenschappen bezit.

Vlamvertragers

Aluminiumoxide wordt in talloze toepassingen gebruikt als vlamvertrager en wordt ook vaak gebruikt als isolator op printplaten (PCB's) voor elektronische apparatuur. Het vermogen van aluminiumoxide om elektrische stroom tussen componenten te blokkeren, zorgt voor veiligheid en isolatie van elektrische systemen, terwijl de isolerende eigenschappen het risico op kortsluiting en productschade verminderen.

De vlamvertragende eigenschappen komen voort uit het vermogen om warmte langzaam te absorberen en af te geven, waardoor producten niet ontvlambaar worden. Het gebruik als vervanging voor organische en gehalogeneerde vlamvertragers wordt geleidelijk afgebouwd vanwege hun negatieve impact op het milieu.

Aluminiumtrihydroxide, beter bekend als ATH, is een efficiënte aluminiumhydroxide vlamvertrager die tegenwoordig veel wordt gebruikt. Het biedt een effectief alternatief voor gehalogeneerde chemicaliën die giftige dampen afgeven wanneer ze worden afgebroken en die milieuproblemen veroorzaken bij de ontbinding. Metaalhydroxideverbindingen zijn niet giftig en vallen bij verhitting uiteen in water en inerte oxiden; bovendien zijn ze milieuvriendelijker dan organo-broomverbindingen zoals polybroombifenylethers (PBDE's). Deze zijn de afgelopen jaren de belangrijkste brandvertragende chemicaliën geworden.

Aluminiumoxide aluminiumoxide ondergaat tijdens de productie talloze behandelingen om de vlamvertragende eigenschappen te verbeteren. Er worden silanen op het oppervlak aangebracht om grove deeltjes eruit te filteren en te zorgen voor een uniforme deeltjesgrootteverdeling; dit helpt de dispersie met verschillende materialen te verbeteren en kan helpen bij dispersieprocessen. Tot slot worden de vlamvertragende eigenschappen verder verbeterd door thermische schokbehandeling.

Naast vlamvertragende eigenschappen vertoont ATH een uitstekende oxidatieve stabiliteit die de levensduur kan verlengen van polymeren en andere producten die ermee in contact komen. Bovendien helpt de weerstand tegen migratie bij matige veroudering door hitte of vocht en het hoge oppervlak de mechanische eigenschappen te verbeteren wanneer het in polymeren wordt gemengd.

Kunststoffen

Aluminiumoxide is een inert materiaal dat wordt gebruikt bij het maken van glas of het coaten van metalen om ze te isoleren van hitte, maar ook om te smelten en in vormen te gieten. Aluminiumoxide kan ook dienen als thermische isolator in ovens en bougies. Het hoge smeltpunt, het lage soortelijk gewicht en de vuurvaste eigenschappen maken keramische productie mogelijk.

Keramiek is hard en bio-inert en is het materiaal bij uitstek voor lagers in heupprothesen, tandheelkundige implantaten en weefselversterkingen. Verder is keramiek te vinden in medische hulpmiddelen zoals kunstknieën en stents, maar ook in laboratoriumapparatuur zoals smeltkroezen en andere gereedschappen.

Korund is een aluminiumoxidevorm van aluminiumoxide die voorkomt in robijnen en saffieren van edelsteenkwaliteit met diepe kleuren, zoals robijnen en saffieren uit Brazilië en Sri Lanka. Hun kleuren komen echter niet van puur aluminiumoxide, maar bevatten in plaats daarvan sporen van onzuiverheden zoals ijzer of titanium die hun kenmerkende tinten geven. Door zijn hardheid kan het ook worden gevormd tot slijpmiddelen voor snijgereedschappen.

Zodra aluminiumoxide oplost in water, vormen zich hydroxylgroepen die een wisselwerking aangaan met eiwitten om de bevochtigbaarheid te vergroten ten opzichte van verschillende metaallegeringen en aluminiumoxide een ideale kandidaat te maken als corrosiebeschermend coatingmateriaal. Aluminiumoxide wordt ook vaak gebruikt als kleibijmengsel in ovens om harde glazuren te produceren voor gebruik als keramische decoratie en anodisatiebehandelingen op aluminium onderdelen.

Aluminiumoxide wordt gebruikt bij de productie van schuurmiddelen, keramiek en sommige kunststoffen. Daarnaast kan het worden gesmolten en in vorm worden gebracht voor gebruik als ovenisolatie, metaalgietwerk of omhulsels voor thermokoppels (temperatuurmeetinstrumenten). Deze instrumenten werken door gebruik te maken van het Seebeck-effect: twee metaaldraden met verschillende temperaturen worden aan één uiteinde verbonden met soldeerverbindingen voordat hun andere uiteinden worden vastgemaakt aan een stuk keramiek of vuurvast dat warmteverlies van het koudere metaal aan het warmere uiteinde voorkomt, waardoor een elektrisch potentiaalverschil ontstaat dat elektronisch kan worden gemeten met een elektronisch apparaat.