Aluminiumoxid

Über 70 % der Weltjahresproduktion von rund 120 Millionen Tonnen Aluminiumoxid im Jahre 2016 gingen in die Gewinnung von metallischem Aluminium (Hall-Héroult-Prozess).

Das α-Al₂O₃ hat eine Mohs-Härte von 9 bis 9,5 und wird unter anderem zu Lagersteinen von Messinstrumenten und Uhren, sowie zu Schleifmitteln verarbeitet. Basis dafür ist häufig das als Nebenprodukt der Aluminothermie anfallende Alundum.

Kalzinierte Aluminiumoxide werden in der Keramik (z. B. in Waschbecken, Hotelgeschirr, schusssicherer Bekleidung) oder im weitesten Sinn als Poliermittel (z. B. in Glaskeramikreinigern, Autopflegemitteln, Bremsbelägen, Zahnpasten) verwendet. Weiterhin dient gesintertes α-Al₂O₃ (Sinterkorund) als feuerfestes Material in Ofenauskleidungen oder Laborgeräten.

Mit Verunreinigungen durch geringe Mengen an Cr₂O₃ beziehungsweise TiO₂ bildet der Korund die Edelsteine Rubin (Uhrensteine, Ziehsteine, Rubinlaser) und Saphir.

Mit Ti₂O₃ dotierte Al₂O₃-Einkristalle bilden das Herzstück des Titan:Saphir-Lasers.

γ-Al₂O₃ dient als Adsorbens und als Katalysatorträger, sowie als Katalysator selbst.

In der Elektrotechnik wird Aluminiumoxid-Keramik wegen ihres geringen dielektrischen Verlustfaktors als Dielektrikum eingesetzt. Haupteinsatzbereich ist dabei die Realisierung von Streifenleitungen und Kondensatoren in der Hochfrequenztechnik. Aluminiumoxid-Keramikplatten dienen auch als Substrat für die Dickschichttechnik, Dünnschichttechnologie und für Platin-Temperaturmesswiderstände (siehe PT100). Die gute Metallisierbarkeit dieser Keramik ermöglicht auch das direkte Auflöten elektronischer Bauelemente wie Widerstände oder LEDs. Die Keramik fungiert dabei auch gleichzeitig als Kühlkörper. Diese Keramik-Elektroniksysteme sind genauso wirksam wie Systeme, die metallische Kühlkörper enthalten. Auch zur Herstellung von Sicherungskörpern werden Aluminiumoxide verwendet.

Die hohe Durchschlagsfestigkeit und maximale Betriebstemperatur von bis zu 1900 °C machen Aluminiumoxid zum idealen Isolator für Zündkerzen.

Im Anlagen- und Maschinenbau wird Aluminiumoxidkeramik insbesondere zum Verschleiß- und Korrosionsschutz eingesetzt. So werden zum Beispiel Transportrinnen und Rutschen, Trommelmühlen und Mischer mit Kacheln aus Hochleistungskeramik ausgekleidet, um die Standzeiten der Anlagen zu erhöhen. Die Korrosionsbeständigkeit von Glasoberflächen lässt sich durch eine Beschichtung aus Aluminiumoxid deutlich erhöhen.^[16]Auch beim Plasma-Schweißen haben sich Düsen aus Aluminiumoxid bewährt. Aufgrund der guten tribologischen Eigenschaften haben sich insbesondere Bauteile wie Dicht- und Regelscheiben, Lagerbuchsen und -wellen, Fadenführer in der Textilindustrie sowie Hüftgelenkskugeln und Pfannen in der Endoprothetik bewährt. Innovativ ist auch der Einsatz von Keramiknoppen in der Anlaufspur von Skisprungschanzen.

Hochreine, großkristalline und daher transparente Aluminiumoxid-Keramik dient der Herstellung von Brennerrohren von Hochdruck-Gasentladungslampen (Natriumdampflampen, Halogen-Metalldampflampen). Früher verwendete man es auch als Ultraviolett-transparentes Fenstermaterial für EPROMs.

Neueste Sinterverfahren machen es möglich, Aluminiumoxid zur Herstellung extrem fester nanoskaliger Glaskeramiken einzusetzen, z. B. bei Armbanduhrengläsern.

In letzter Zeit werden Al₂O₃-Keramiken auch in Panzerungen von Fahrzeugen verwendet. Die Keramikkacheln werden dabei auf ein Aramid- bzw. Dyneema-Gewebe geklebt. Diese Art der Panzerung erreicht bei einem gleichen Flächengewicht die doppelte Schutzwirkung von Panzerstahl. Die Keramik fragmentiert das Geschoss, die Aramid-Fasern fangen anschließend die Bruchstücke auf.

Al₂O₃ wird mit der Bezeichnung Elektrokorund (ELK) als Edelkorund, Halbedelkorund und Normalkorund in den Handel gebracht. Es wird in einem elektrischen Ofen bei etwa 2.000 °C hergestellt. Der dabei entstehende Schmelzkuchen wird zerschlagen und nach in der DIN festgelegten Körnungen abgesiebt. Edelkorund wird in der Technik als Schleifmittel bei Herstellung von Schleifscheiben verwendet. Es wird auch als Strahlmittel und als Polierpulver verwendet.