Alümina Al2o3 Olarak da Bilinen Alüminyum Oksit ve Uygulamaları

Alümina, mükemmel korozyon direncine sahip kimyasal olarak inert bir malzemedir, bu da onu doku takviyesi, protezler ve kalça protezi yatakları gibi tıbbi uygulamalar için uygun bir malzeme haline getirir. Sertliği ve biyolojik inertliği nedeniyle bu biyouyumlu malzeme mükemmel bir seçimdir.

Alümina, kristal yapısı nedeniyle etkileyici bir özellikler koleksiyonuna sahiptir. Bu, endüstride veya tüketim malları üretiminde kullanılmak üzere çeşitli yüksek teknolojili seramik ürünlere dönüştürülmesine olanak tanır.

Kimyasal İnertlik

Alüminyum oksit (alümina al2o3), korundum ve boksit kristal yapılarında doğal olarak bulunan inert ve kokusuz bir bileşiktir. Alümina, tıp bilimi ve modern savaşta yaşamı iyileştiren birçok uygulamaya sahiptir; ayrıca, içinde bulunan krom safsızlıkları nedeniyle koyu kırmızı / mavi renkleriyle yakut ve safirlerin yaratılmasında paha biçilmez bir bileşen olarak hizmet eder. Bu bileşiğin saf formları, plastik/tuğla üretiminde dolgu malzemesi olarak kullanılmasının yanı sıra zımpara kağıdı üretiminde aşındırıcı olarak da kullanılır - endüstriyel elmaslara düşük maliyetli alternatifler olarak hizmet eder.

Yüksek erime ve kaynama noktaları nedeniyle, alümina düşük dağılım ve dielektrik dayanımı ile mükemmel bir elektrik yalıtkanıdır, bu da onu bujiler, entegre devre paketleri ve akım akışı, ısı ve titreşime karşı yüksek düzeyde koruma gerektiren diğer elektrikli bileşenler için uygun hale getirir. Ayrıca, ısı yalıtım özellikleri de onu fırınlar veya endüstriyel ısıtma ekipmanları için uygun hale getirir.

Kimyasal inertliği nedeniyle alümina, kemik ve diş implantlarından cerrahi alet kaplamalarına ve kaplamalarına kadar birçok tıbbi kullanım alanı bulmuştur. Alümina, lityum partikülleri pozitif olarak kapladığı için bataryalarda elektrot malzemesi olarak da kullanılabilir; tokluğu, kokusuzluğu, biyolojik inertliği onu vücut zırhı ve kurşun geçirmez cam gibi koruyucu ekipmanlar için mükemmel kılar.

Beyaz alümina, boksitin su soğutmalı bir Higgins fırınında doğrudan füzyonu yoluyla veya endüstriyel fırınlar, zımpara kağıdı kumları ve taşlama taşları için refrakter astarlar üretmek üzere alüminyumu kostik soda ile safsızlıklardan ayırmadan ve sodyum alüminat çözeltisini çökeltmeden önce kostik sodada boehmit, gibsit ve diaspore çözülmesini içeren Bayer işlemi yoluyla üretilebilir.

Alümina, fenol, aseton, toluen, bütirat ve kümen gibi kimyasalların yapımında çeşitli üretim süreçlerinde bulunabilir; organik sentez reaksiyonlarında katalizör olarak kullanılır; ağır metaller dahil organik ve inorganik maddeleri adsorbe etmek için kullanılır; uçucu organik bileşiklerin su kaynaklarından filtrelenmesinde etkilidir; ancak ciddi tahrişe neden olabileceğinden asla cilt veya gözlerle doğrudan temas etmemelidir; bu olduğunda derhal akan su kullanılarak yıkanmalı ve mümkün olan en kısa sürede tıbbi yardım alınmalıdır.

Elektrik İzolasyonu

Alümina mükemmel bir elektrik yalıtım değerine sahiptir, bu da onu çok sayıda uygulamada ayrılmaz bir bileşen haline getirir. Bunlar arasında, devre kartları için onları oluşturan bileşenler arasındaki etkileşimden koruyan alt tabakalar sağlamak; personeli ve ekipmanı istenmeyen alanlara kazara elektrik sızıntısına karşı korumak ve elektriğin potansiyel sağlık ve güvenlik tehditleri oluşturan alanlara bilmeden sızmasını önlemek yer alır.

Alüminanın yalıtım özellikleri, zirkonya parçacıkları veya silisyum karbür bıyıkları ile kaplanarak ve az miktarda magnezya eklenerek geliştirilebilir. Alümina tozu, sert yüzeyi nedeniyle genellikle safir, yakut ve zümrüt gibi mücevherleri parlatmak için kullanılır; diğer uygulamalar arasında endüstriyel kesici aletlerin yanı sıra refrakter ve seramik üretimi yer alır.

Korozyona karşı direnç, yüksek termal stabilite ve düşük kayıp tanjantı, titanyumu endüstriyel fırınlar ve ısıtma elemanları gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında paha biçilmez bir malzeme haline getiren diğer önemli özelliklerdir. Ayrıca titanyum, titanyum pigmentleri için kaplama malzemesi olarak hizmet verirken yangın geciktirici veya duman bastırıcı olarak da kullanılır.

Alümina, yüksek saflığını olağanüstü mekanik özelliklerle birleştirerek gelişmiş teknik seramikler oluşturabilir ve böylece işleme takımları, kesme ve taşlama taşları, aşınmaya dayanıklı pompa pervaneleri, termokupl kılıfları ve alümina aşındırıcılar gibi bileşenlerde gelişmiş uygulamaları mümkün kılar.

Seramikler, demir yüksek fırınında çelik ürünleri ısıtırken karşılaşılanlar gibi fırınlarda ve ocaklarda bulunanlar gibi yüksek sıcaklık ve korozif ortamlar için de uygundur. International Syalons, korozyon nedeniyle oluşan yüksek aşınma alanlarına karşı bir korozyon kalkanı olarak kömürle çalışan enerji santrallerinde yakıt hatlarını kaplamak için özel olarak tasarlanmış alümina seramik plakalar sunmaktadır.

Alümina, granülometrileri üzerinde sıkı kontrole sahip ağa yakın şekiller üretmek için yapıştırma veya şekillendirme teknikleri gibi çeşitli konsolidasyon ve sinterleme işlemleri kullanılarak oluşturulabilen ve birleştirilebilen uyarlanabilir bir malzemedir. Alümina, süper iletken kuantum girişim cihazlarında (SQUID'ler) tünel bariyeri görevi gördüğünden, safir üzerine silikon entegre devreler için mükemmel bir alt tabaka malzemesi oluşturur. Alümina ayrıca kolayca işlenebildiği ve taşlanabildiği için yüksek ısı tolerans seviyelerine sahiptir. Ayrıca, aşınmayla ilgili sorunlara karşı direncin yanı sıra mükemmel kimyasal inertliğe sahiptir.

Termal İletkenlik

Alüminyum olağanüstü bir ısı iletkenidir, bu da onu yüksek sıcaklıklara maruz kalan yüzeylerin yalıtımı için ideal bir malzeme haline getirir. Alümina seramikler sıklıkla fırın kaplaması olarak kullanılır. Yüksek sertlikleri ve korozyon dirençleri de onları rulmanlar için sızdırmazlık halkaları olarak çekici kılar; ve aşınma dirençleri madencilik operasyonlarının yanı sıra askeri araçlar ve personel için zırh kaplaması için idealdir.

Alümina son derece sağlam bir malzemedir ve akla gelebilecek neredeyse her şekle sokulabilir, taşlama, kesme ve delme işlemleri için güçlü gerilme mukavemeti ve sertliğe sahiptir ve ayrıca ısı basıncı kimyasal saldırı gibi aşırı koşullara dayanır - bu da onu petrol ve gaz endüstrilerindeki yüksek basınçlı bileşenler ve makineler için aşınma pedleri için uygun hale getirir.

Alüminanın termal özellikleri, yüksek basınçlı sodyum lambaların ve kızılötesi algılama pencerelerinin üretiminde yaygın olarak kullanılan şeffaf alümina da dahil olmak üzere seramiklerin ve diğer gelişmiş malzemelerin imalatında kullanılmaktadır. Alümina aynı zamanda düşük dielektrik kaybıyla mükemmel bir elektrik yalıtkanı görevi görür; yüksek erime noktası ve termal şoka karşı direnci, laboratuvarlarda kimyasalların öğütülmesi için kullanılan laboratuvar potaları, havanlar ve havanlar için ve ayrıca uzun ömür ve performansı artırmak için karbür aletlerin kaplanması için uygun hale getirir.

Çalışmalar, pozitif yüklü alümina partikülleri ile negatif yüklü bakteri hücreleri arasındaki elektrostatik etkileşimler ve pozitif yüklü partiküller ile hücre bileşenleri arasındaki polimer köprüler nedeniyle alüminanın içme suyunda 7 mM kadar yüksek konsantrasyonlarda biyouyumlu olduğunu göstermiştir (Fimreite ve diğerleri, 1997). Bu bağlanma kuvveti, partiküller ve hücre bileşenleri arasında polimer köprü oluşumunu daha da güçlendirir.

V79 hamster akciğer fibroblastları kullanılarak yapılan in vitro mutajenez deneyleri, alüminyumun V79 hamster akciğer fibroblastlarının meme epitel hücrelerinde hızlı kromozomal aberasyonlara neden olduğunu göstermektedir. Deney, Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü'nün (OECD) genotoksisite testi protokollerine göre tasarlanmış olup, çoklu dozlar, iki inkübasyon süresi, büyük örnek boyutları ve doğru istatistikler içermektedir. Bu sonuçlar, alüminyumun etkilerinin mutasyonlardan veya gen ifadesindeki değişikliklerden ziyade çoğunlukla DNA eklentilerinden kaynaklandığını göstermektedir.

Sertlik

Alümina seramiklerin sertliği, zorlu endüstriyel koşullar altında iyi performans göstermelerini sağlar, bu da onları metal ve cam gibi malzemeler için taşlama ve parlatma işlemlerinde aşındırıcı ve parlatıcı olarak popüler hale getirir. Alüminanın termal şok ve darbeye karşı direnci makine ve ekipmanları hasara karşı korurken, yüksek sıcaklıklara dayanma kabiliyeti onu zorlu işleme ortamlarında elektrik yalıtkanı olarak uygun hale getirir.

Alümina al2o3, benzersiz kristal yapısı nedeniyle diğer malzemelerden ayrılır: alüminyum iyonları, oksijen iyonlarının etrafında oktahedral bir düzende dizilir ve bu malzemeye olağanüstü sertliğini veren son derece yoğun bir kristal kafes oluşturur. Ayrıca, bu benzersiz konfigürasyon, üstün aşınma direnci ve kimyasal stabilite gibi etkileyici özelliklerine de katkıda bulunur.

Alümina kimyasallara ve aşırı sıcaklıklara karşı son derece dayanıklıdır, asidik ortamlara bozulmadan veya reaksiyona girmeden dayanır - su gibi sıvıların teması bile. Alüminanın kararlılığı, zorlu üretim hatlarındaki fırınlarda ve ocaklarda karşılaşılanlar gibi aşındırıcı işleme ortamlarına bozulmadan veya reaksiyona girmeden dayanmasını ve bu gibi zorlu işleme koşullarında bile güçlü ve sert kalmasını sağlar.

Alüminyum oksit çeşitli formlarda ve yapılarda bulunur. Refrakterlerde kullanım için en yaygın olarak bulunan alfa alümina (a-Al2O3), 3,9 g/cm3 yoğunluğa ve 9 Mohs sertliğe sahip renksiz altıgen kristallere sahiptir. Gama ve beta alüminaların (a- ve b-Al2O3) yanı sıra aktif ve hidratlı formları da bulunabilir.

Bir alümina malzemesi seçerken, amaçlanan uygulama için kimyasal inertliği, refrakter sıcaklığı, iletkenliği ve sertliği dikkate alınmalıdır. Alümina alternatifi olarak kullanılmak üzere zirkonyum dioksit (ZrO2) düşünüldüğünde, düşük refrakter sıcaklığı onu yüksek sıcaklıkta işleme ortamları için daha az uygun hale getirdiğinden ve potansiyel olarak kolayca oksitlenerek belirli uygulamalar için uygun olmadığından, güvenli kullanım için OSHA düzenlemelerine uymalıdır.