Εφαρμογές Οξειδίων Αλουμινίου

Γνωστό ως αλουμίνα (Al2O3), το οξείδιο του αργιλίου είναι μια άοσμη, μη αντιδραστική ένωση που είναι λευκής και κρυσταλλικής φύσης και χρησιμοποιείται σε εμπορικές βιομηχανίες. Χρησιμοποιείται εκτενώς στο επιστημονικό πεδίο και στον πόλεμο αιχμής. Το κορούνδιο, για παράδειγμα, αποτελείται φυσικά από οξείδιο του αλουμινίου, το οποίο είναι ανθεκτικό στη θερμότητα και αδιάλυτο, μια κρυσταλλική εκδοχή του οξειδίου του αλουμινίου και βωξίτη, την κύρια πηγή του αλουμινίου. Λόγω της απόδοσής της, η αλουμίνα έχει συμβάλει σε προγράμματα που βασίζονται στην κοινότητα και στη βελτίωση της ζωής.

Εφαρμογές οξειδίου του αλουμινίου

Το οξείδιο του αλουμινίου αντιδρά με το οξυγόνο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας οξείδωσης και σχηματίζει μια προστατευτική επικάλυψη που εμποδίζει την εμφάνιση πρόσθετης αντιδραστικότητας. Αυτό ενισχύει το υλικό και καθιστά τον εξοπλισμό λιγότερο σε κίνδυνο θραύσης. Το οξυγόνο προκαλεί συχνά διάβρωση με το αλουμίνιο, ειδικά όταν το αλουμίνιο αντιδρά με το οξυγόνο. Το μεγαλύτερο μέρος του οξειδίου του αλουμινίου κατασκευάζεται σε κράματα αλουμινίου.

Οι βιομηχανίες που χρησιμοποιούν οξείδιο του αλουμινίου περιλαμβάνουν:

• Στρατιωτικός και προστατευτικός εξοπλισμός

Η χρήση οξειδίου του αλουμινίου για θωράκιση σώματος δεν είναι η μόνη χρήση για τη σκληρότητά του, ενώ εξακολουθεί να είναι ελαφρύ, όπως τα θώρακα, αλλά και σε αυτοκίνητα και αεροσκάφη, που αποτελούν σημαντικές αγορές. Όπως συμβαίνει με τα ζαφείρια και τα βαλλιστικά από ανοξείδωτο χάλυβα, χρησιμοποιείται ομοίως το οξείδιο του αλουμινίου.

• Ηλεκτρολογική και ηλεκτρονική βιομηχανία

Μικροηλεκτρικά υποστρώματα, μονωτές μπουζί, ψύκτρες και θερμομονωτικές ψύκτρες είναι μερικές μόνο εφαρμογές της αλουμίνας στην ηλεκτρική βιομηχανία.

Το οξείδιο του αλουμινίου είναι ένα κατάλληλο υλικό για την ανάπτυξη κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας και ηλεκτρικής μόνωσης λόγω των εξαιρετικά υψηλών σημείων τήξης και βρασμού και της τεράστιας αντοχής του στη θερμότητα. Τα μικροτσίπ απαιτούν επίσης μεμβράνες αλουμίνας.

• Ιατρική βιομηχανία

Λόγω της ηλεκτρικής ενέργειας του οξειδίου του αλουμινίου και της βιολογικής αδράνειας και των χημικών ιδιοτήτων του, προτιμάται για ρουλεμάν αντικατάστασης ισχίου, συμπεριλαμβανομένων προθέσεων, βιονικών εμφυτευμάτων, εναλλακτικών εμφυτευμάτων ματιών, μυϊκής ενδυνάμωσης, οδοντικών στεφάνων, κολοβωμάτων, γέφυρων και άλλων οδοντικών εμφυτευμάτων. Χρησιμοποιείται επίσης σε εργαστηριακές συσκευές και εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένων σταυρών, κλιβάνων και διαφορετικών εργαστηριακών σκευών.

• Βιομηχανία πολύτιμων λίθων

Το βαθύ πορφυρό χρώμα του ρουμπίνι προέρχεται από μόλυνση από χρώμιο, ενώ οι αποχρώσεις του ζαφείρι προέρχονται από σίδηρο και τιτάνιο. Κατά τη διαδικασία σχηματισμού ρουμπίνων και ζαφείριων, το οξείδιο του αλουμινίου παίζει ζωτικό ρόλο στο σχηματισμό του κορούνδιου, το οποίο είναι το αντικείμενο αυτών των πολύτιμων πολύτιμων λίθων.

• Βιομηχανικές εφαρμογές

Δεδομένου ότι η αλουμίνα δεν περιέχει χημικές ενώσεις, χρησιμοποιείται ως πληρωτικό για πλαστικά, τούβλα και άλλα σκληρά πήλινα υλικά, όπως φούρνους. Εκτός από πηγή διαμαντιών στη βιομηχανία, είναι επίσης ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο λειαντικό γυαλόχαρτο λόγω της αντοχής του και της έλλειψης ευθραυστότητας.

Εκτός από τον εξοπλισμό gadget, τον εξοπλισμό τεμαχισμού, τα πουκάμισα θερμοστοιχείων, τα ανθεκτικά στροφεία αντλιών και τις πλάκες διαφράγματος, το πρόγραμμα κατασκευής περιλαμβάνει επίσης άλλα προϊόντα οξειδίου του αλουμινίου. Εκτός από τα εξαρτήματα σωλήνων, όπως οι άμεσοι σωλήνες, οι υδροκυκλώνες, τα ακροφύσια, οι μειωτήρες, τα μπλουζάκια και οι βαλβίδες, αυτές είναι μερικές εφαρμογές των οξειδίων του αλουμινίου σε αυτόν τον κλάδο.

Ορυκτές και κεραμικές ίνες

• Το λιωμένο Al2O3 δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ινών αλουμίνας λόγω του υψηλού σημείου τήξης και του χαμηλού ιξώδους του.
• Το άλας αλουμινίου στη συνέχεια εκχυλίζεται με περίπου 4% πυρίτιο και στη συνέχεια ολοκληρώνεται η διαδικασία παραγωγής. Τα ψάθες ινών χρησιμοποιούνται συχνά ως μονωτικό προϊόν υψηλής θερμοκρασίας, καθώς παρέχουν μικρότερη ίνα από τη συνεχή ίνα.
• Οι οργανικές πρόδρομες ουσίες χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή ινών αλουμίνας. Αυτά μπορεί να λάβουν τη μορφή μεμονωμένων ινών ή ακόμη και υποστρωμάτων σε υφάσματα.
• Το υδατικό διάλυμα AlCl3 χρησιμοποιείται για τη διάλυση οργανικών ινών και στη συνέχεια οι ίνες ξηραίνονται και οξειδώνονται σε θερμοκρασίες μεταξύ 800°C και 1200°C.
• Με μια κεραμική ή μεταλλική μήτρα, είναι δυνατό να συμπυκνωθεί το στρώμα σε ένα ανθεκτικό σε υψηλή θερμοκρασία υλικό. Αυτό το χαλάκι είναι χαμηλής αντοχής και ακαμψίας.
• Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας οξείδωσης, η οποία είναι μια λειτουργία κατά παρτίδες και όχι συνεχής, τα οργανικά υποστρώματα αφαιρούνται και οι ίνες Al2O3 παραμένουν. Θερμική αντίσταση ή μόνωση μπορεί να ληφθεί από αυτές τις ίνες καθώς είναι πολύ πορώδεις.

Βιοκεραμική—Μια εισαγωγική επισκόπηση

• Το οξείδιο της αλουμίνας χρησιμοποιείται σε σωλήνες αερισμού, συσκευές αποστείρωσης και συστήματα χορήγησης φαρμάκων. Η αλουμίνα υψηλής καθαρότητας που λαμβάνεται από το μετάλλευμα βωξίτη που χρησιμοποιείται ως βιοϊατρικό υλικό για την κατασκευή ικριωμάτων και αλουμίνα ιατρικής ποιότητας περιέχει> 99,5% Al2O3 με ακαθαρσίες πυριτίου και οξειδίου αλκαλίου <0,1% σύμφωνα με το πρότυπο ASTM (ASTM F603–78).
• Ένας κρύσταλλος αλουμίνας ή ζαφείρι, που βρίσκεται στην επιφάνεια της γης, χρησιμοποιείται ως οδοντικό εμφύτευμα. Ωστόσο, αυτά τα υλικά αντικαθίστανται από νέα με σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες. Τα ολόκληρα φυτά με βάση την αλουμίνα είναι οργανωμένα από πολυκρυσταλλική αλουμίνα και η χρήσιμη ικανότητα των εμφυτευμάτων αλουμίνας βασίζεται στο μήκος κόκκου και το πορώδες τους.
• Γενικά, το μέγεθος του κόκκου είναι μικροσκοπικό και χαμηλό πορώδες, με αποτέλεσμα την υψηλή μηχανική αντοχή των υλικών. Χρησιμοποιείται πολύ λεπτόκοκκη αλουμίνα με μέγεθος κόκκου <4 μm και μέτρο ελαστικότητας 380 GPa.

• Η πυροσυσσωμάτωση είναι η πιο κοινή μέθοδος για την παραγωγή υλικών με βάση την αλουμίνα σε ένα εύρος θερμοκρασίας από 1600 έως 1700°C για βιοϊατρικές εφαρμογές. Σε αυτή τη μέθοδο, μια μικρή προσθήκη μαγνησίας (MgO, <0,5%) χρησιμοποιείται ως βοηθητικό υλικό πυροσυσσωμάτωσης και παίζει σημαντικό ρόλο στον περιορισμό του μεγέθους των κόκκων του υλικού αλουμίνας.

Συμπέρασμα

Γνωστό ως αλουμίνα (Al2O3), το οξείδιο του αργιλίου είναι μια άοσμη, μη αντιδραστική ένωση που είναι λευκής και κρυσταλλικής φύσης και χρησιμοποιείται σε εμπορικές βιομηχανίες. Χρησιμοποιείται εκτενώς στο επιστημονικό πεδίο και στον πόλεμο αιχμής. Το οξυγόνο προκαλεί συχνά διάβρωση με το αλουμίνιο, ειδικά όταν το αλουμίνιο αντιδρά με το οξυγόνο. Το μεγαλύτερο μέρος του οξειδίου του αλουμινίου κατασκευάζεται σε κράματα αλουμινίου. Λόγω της ηλεκτρικής ενέργειας του οξειδίου του αλουμινίου και της βιο-αδρανείας και των χημικών ιδιοτήτων του, η αλουμίνα έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.