Is aluminiumoxide geleidend?

Aluminiumoxide is een technische keramiek met uitstekende mechanische eigenschappen zoals sterkte, vuurvastheid en chemische stabiliteit. Bovendien maken de warmtegeleidende eigenschappen en de weerstand tegen hoge temperaturen het een aantrekkelijk materiaal.

Bij lagere temperaturen verandert de ionische binding in aluminiumoxide in een elektronische isolator, maar bij hogere temperaturen verandert het in een ionische geleider.

Geleidbaarheid

Aluminiumoxide, beter bekend als aluminiumoxide, is een slijtvast technisch keramisch materiaal met talloze levens- en maatschappijverrijkende toepassingen. Aluminiumoxide wordt op industriële schaal geproduceerd uit natuurlijk voorkomende minerale bauxietafzettingen, met verschillende fysische, chemische en thermische eigenschappen.

Aluminiumoxide is een uitzonderlijk duurzaam materiaal met een hoge mechanische sterkte, chemische stabiliteit en thermische geleidbaarheid - eigenschappen die het ideaal maken voor gebruik in veeleisende omgevingen waar temperaturen extreme hoogten bereiken. Bovendien voegt de lage thermische uitzettingscoëfficiënt een extra niveau van bescherming tegen thermische schokken toe.

De elektrische geleidbaarheid van aluminiumoxide komt voort uit de metaalsamenstelling; alle metalen zijn uitstekende elektrische geleiders. Als een van de op drie na meest geleidende metalen ter wereld is aluminiumoxide een aantrekkelijke component voor de productie van elektronica en verpakkingstoepassingen.

Aluminiumoxide onderscheidt zich door zijn uitstekende ionische geleidbaarheid. De samenstelling bestaat uit aluminium kationen Al3+ omgeven door zuurstof anionen O2-, waardoor een roosterstructuur ontstaat met regelmatige hexagonale patronen en een ruim oppervlak om ionen te absorberen en te binden - wat leidt tot een superieure ionische geleiding dan kan worden bereikt met veel andere keramische materialen.

Het elektrisch geleidingsvermogen van aluminiumoxide varieert met de zuiverheidsgraad en de gebruikte additieven, en er zijn verschillende kwaliteiten verkrijgbaar, variërend van zuiver aluminiumoxide uit de 1000-serie tot en met de 8000-serie met verbeterde eigenschappen zoals een verbeterd geleidingsvermogen (EC-kwaliteit heeft een uitstekend elektrisch geleidingsvermogen van 61% IACS); dit is echter nog steeds veel lager dan het geleidingsvermogen van koper (ongeveer 385W/mK).

De zuiverheidsgraad van aluminiumoxide beïnvloedt het geleidingsvermogen, de mechanische eigenschappen en de vuurvaste eigenschappen, dus fabrikanten produceren het meestal volgens specifieke zuiverheidsnormen. Centerline produceert 99,5% zuiver tot 98% zuiverheidsklasse aluminiumoxide voor speciale toepassingen. Neem contact op met Centerline om uw wensen te bespreken, zodat we een oplossing kunnen vinden die het beste bij u past.

Temperatuur

Aluminiumoxide (Al2O3) is een uiterst slijtvaste technische keramiek die wordt gebruikt voor een hele reeks toepassingen. Het is chemisch stabiel, bestand tegen hoge temperaturen en biologisch inert; en het is goed bestand tegen corrosie door zure en alkalische chemicaliën bij hoge temperaturen. Bovendien is de thermische geleidbaarheid vergelijkbaar met die van grafiet, waardoor het superieure elektrische isolatie-eigenschappen heeft. Hierdoor is Al2O3 een uitstekend materiaal om thermokoppels te beschermen bij metingen bij hoge temperaturen.

Aluminiumoxide is een uiterst populaire materiaalkeuze voor industriële toepassingen vanwege de superieure mechanische sterkte, slijtvastheid en erosieniveaus. Slijtvaste eigenschappen maken aluminiumoxide geschikt voor slijtvaste inzetstukken en producten. Bovendien spelen de isolerende eigenschappen bij hoge temperaturen een centrale rol in elektrotechnische toepassingen, waarbij de hogere zuiverheidsgraden een hogere elektrische weerstand bieden.

De gewenste eigenschappen van aluminiumoxide komen voort uit de sterke interatomaire binding tussen aluminiummetaal en zuurstofionen, wat leidt tot wenselijke materiaaleigenschappen zoals een hoog smeltpunt, hardheid, diëlektrische eigenschappen en vuurvastheid. Aluminiumoxide bestaat in meerdere kristalfasen die allemaal onomkeerbaar terugkeren naar de hexagonale alfa-fase bij hoge temperaturen - een gunstige toestand voor structurele toepassingen.

Aluminiumoxide is een natuurlijk, overvloedig en onuitputtelijk materiaal dat in meer dan 15 procent van de aardkorst te vinden is, waardoor het in grote hoeveelheden gemakkelijk verkrijgbaar is tegen redelijke kosten. De fysische en chemische eigenschappen van aluminiumoxide hangen af van de minerale samenstelling en zuiverheid; meer kristallijn materiaal is meestal sterker en heeft een hogere vuurvastheid.

De elektrische geleiding van aluminiumoxide bereikt een piek bij 80 K, in tegenstelling tot koper dat een piek bereikt bij 100 K. Vanwege de lagere thermische geleidbaarheid moeten in dit materiaal geen continu geleidende paden worden aangelegd omdat ze ruis in de pick-upspoelen kunnen introduceren en problemen met de pick-upspoelen kunnen veroorzaken.

Elektrische geleidbaarheid meet de snelheid waarmee vrije elektronen door een materiaal bewegen. Het kan worden bepaald door de temperatuur en de weerstand tegen elektrische velden te meten; bij aluminiumoxide wordt dit fenomeen aangedreven door trillingen in het kristalrooster bij hoge temperaturen, waardoor vrije elektronen gemakkelijker door het kristalrooster kunnen bewegen, gemeten als stroom. De geleidbaarheid van aluminiumoxide hangt af van de minerale samenstelling en de gebruikte behandelingsmethode.

Vocht

Het vochtgehalte van aluminiumoxide keramiek en andere materialen is van fundamenteel belang voor hun eigenschappen en beïnvloedt alles, van kristalvorming en morfologie tot geleidbaarheid en algehele geleidbaarheid. Vochtanalysatoren zoals de AMH43 vochtbepalingsanalysator van LECO Corporation zijn een nauwkeurige manier om vocht op deze manier te meten; met behulp van precisiebalansen, droogprocessen bij hoge temperaturen en geavanceerde software bieden ze nauwkeurige vochtmetingen in keramische materialen en andere vormen van materiaalanalyse.

Aluminiumoxide heeft een uitzonderlijk lage dichtheid voor een oxide-keramiek, waardoor het een uitstekend materiaal is voor elektrische toepassingen. Alumina heeft ook een superieure weerstand tegen slijtage en chemische aantasting, waardoor het geschikt is voor toepassingen met hoge prestaties, zoals motorsport.

In tegenstelling tot andere metalen reageert aluminiumoxide niet met zuren. Het reageert echter wel met fluorwaterstofzuur en produceert aluminiumchloride; daarom zorgen de hoge corrosiebestendigheid en hardheid voor uitstekende slijtvaste eigenschappen.

Aluminiumoxide-ionen in waterige oplossingen bestaan als hexaaqua kationen (Al3+). Ze doneren protonen aan watermoleculen en veroorzaken hydrolyse totdat een aluminiumhydroxide neerslag in oplossing ontstaat. Bovendien helpen de hexaaqua kationen om water te zuiveren.

Als de temperatuur van aluminiumoxide stijgt, daalt de elektrische geleidbaarheid. Dit komt door de verzwakking van de ionische binding tussen aluminiumatomen, waardoor elektronen zich vrijer kunnen bewegen en er geleidende paden kunnen ontstaan.

Alumina keramiek is een inert materiaal dat bestand is tegen chemische reagentia, waardoor het veilig is en ideaal voor biomaterialentoepassingen. Alumina heeft veel toepassingen als kunstmatige gewrichten, botafstandhouders en cochleaire implantaten; de vormbaarheid maakt het ook geschikt voor de fabricage van buizen en machinale bewerking voor wetenschappelijke producten. Bovendien maakt de bewerkbaarheid aluminiumoxide keramiek een uitstekende optie voor het vervangen van menselijke lichaamsdelen.

Aluminiumoxide is een uitstekende isolator en is bestand tegen extreem hoge stromen zonder aangetast te worden. Daarnaast is de slijtvastheid hoog en is het goed bestand tegen mechanische slijtage. Bovendien blijft aluminiumoxide inert bij hoge temperaturen, waardoor het geschikt is voor chemische productieprocessen en vacuümtoepassingen.

Corrosie

In tegenstelling tot zuiver aluminium, dat spontaan oxideert in lucht en na verloop van tijd pyrofoor wordt, heeft aluminiumoxide een ondoordringbare oxidelaag die het beschermt tegen verdere oxidatie en de metalen kern beschermt tegen verdere oxidatie. Hierdoor kan aluminiumoxide in veel verschillende toepassingen worden gebruikt en corrosie voorkomen; de ondoordringbare oxidelaag maakt aluminiumoxide ook bestand tegen de meeste zuren, terwijl de uitstekende mechanische eigenschappen een hoge hardheid en breuktaaiheid omvatten, waardoor het een superieure materiaalkeuze is voor chemische en elektrochemische verwerkingsapparatuur; de elektrische isolatie-eigenschappen blijven zelfs bij hoge temperaturen behouden; vandaar dat het hoge smeltpunt en de slijtvastheid eigenschappen zijn die van aluminiumoxide een uitstekende materiaalkeuze maken!

Aluminiumoxide kan worden gebruikt om verschillende producten te maken, zoals elektrische isolatoren, keramiek, glas en brandstofcellen. Het wordt ook veel gebruikt als ingrediënt voor buizen voor ovenbekleding en buizen voor laboratoriuminstrumenten; de oxidelaag is bestand tegen zuurcorrosie en wordt vaak gecoat met chroom of nikkel om de slijtvastheid verder te vergroten. Bovendien is aluminiumoxide een effectief slijpmiddel dat kan worden bewerkt met diamantgereedschap.

Corrosie van aluminiumoxide kan verschillende vormen aannemen, afhankelijk van de omgeving en de blootstellingsomstandigheden. Erosiecorrosie is zo'n vorm, die vaak wordt aangetroffen wanneer aluminiumlegeringen worden blootgesteld aan water in ruwe chemische omgevingen; de effecten worden versneld door de snelheid, pH-waarde, silicagehalte en carbonaataanwezigheid in het water.

Galvanische corrosie (of corrosie van ongelijksoortige metalen) is een belangrijke bedreiging voor aluminium omdat het de sterkte verzwakt en de gevoeligheid voor spanningsscheuren verhoogt. Om de effecten te beperken, moet aluminium direct contact met andere metalen vermijden of een isolerende barrière om zich heen aanbrengen.

Spleetcorrosie is een andere vorm van aluminiumcorrosie, die vaak voorkomt in smalle vermoeiingsscheuren tussen delen van een aluminiumconstructie. Spleetcorrosie voedt zich met zuurstof, waardoor vermoeiingsscheuren breder worden en uiteindelijk leiden tot het falen van een aluminium constructie.

Corrosiewetenschappers kunnen de prestaties van aluminiumoxide keramiek nauwkeuriger controleren dan met de traditionele testmethodes voor gewichtsverlies door de elutie-ionen te meten tijdens onderdompeling in verschillende concentraties van zuuroplossingen. Atoomabsorptiespectrometrie stelt onderzoekers in staat om deze hoeveelheid geëlueerde ionen uit monsters te analyseren door de uitgeloogde Al3+, Mg2+, Ca2+, Na+ en Si4+ te testen.