Oxido de aluminio

El óxido de aluminio es un compuesto químico de aluminio y oxígeno con la fórmula química Al2O3. Es el más común de varios óxidos de aluminio y se identifica específicamente como óxido de aluminio (III). Se denomina comúnmente alúmina y también se puede denominar alóxido, aloxita o alundum dependiendo de las formas o aplicaciones particulares. Se encuentra de forma natural en la fase polimórfica cristalina α-Al2O3 como el corindón mineral, cuyas variedades forman las piedras preciosas rubí y zafiro. El Al2O3 es importante para el uso de aluminio metálico, como abrasivo por su dureza y como material refractario por su alto punto de fusión.

Conocida como alfa alúmina en las comunidades científicas de materiales o alundum (en forma fundida) o aloxita en las comunidades mineras y cerámicas, la alúmina se utiliza ampliamente. La producción mundial anual de alúmina en 2015 fue de aproximadamente 115 millones de toneladas, de las cuales más del 90% se utiliza en la fabricación de aluminio metálico. Los principales usos de los óxidos de aluminio especiales son refractarios, cerámicas, pulido y aplicaciones abrasivas. Se utilizan grandes cantidades de hidróxido de aluminio, del cual se deriva la alúmina, en la fabricación de zeolitas, el recubrimiento de pigmentos de titania y como retardante de fuego / retardante de humo.

Aplicaciones

Más del 90% de la alúmina producida, normalmente denominada alúmina de grado de fundición (SGA), se consume para la producción de aluminio, principalmente mediante el proceso Hall-Héroult. El resto, que normalmente se denomina alúmina especial, se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones que reflejan su inercia, resistencia a la temperatura y resistencia eléctrica.

-Rellenos
Al ser químicamente inerte y blanco, el óxido de aluminio es un relleno favorito para los plásticos. El óxido de aluminio es un ingrediente común en los protectores solares y a veces se encuentra en cosméticos como rubor, lápiz labial y esmalte de uñas.

-Vaso
Muchas formulaciones de vidrio tienen óxido de aluminio como ingrediente. [20]

-Catálisis
El óxido de aluminio cataliza varias reacciones que son útiles industrialmente. En su mayor aplicación, la alúmina es el catalizador en el proceso Claus para convertir los gases de combustión de sulfuro de hidrógeno en azufre elemental en las refinerías. También es útil para la deshidratación de alcoholes a olefinas.

La alúmina sirve como soporte de catalizador para muchos catalizadores industriales, como los que se utilizan en la hidrodesulfuración y algunas polimerizaciones de Ziegler-Natta.

Purificación de gas
El óxido de aluminio se usa ampliamente para eliminar el agua de las corrientes de gas.

-Abrasivo

El óxido de aluminio se utiliza por su dureza y resistencia. Se utiliza mucho como abrasivo, y también como un sustituto mucho más económico del diamante industrial. Muchos tipos de papel de lija utilizan cristales de óxido de aluminio. Además, su baja retención de calor y su bajo calor específico lo hacen muy utilizado en operaciones de rectificado, especialmente herramientas de corte. Como aloxita mineral abrasivo en polvo, es, junto con la sílice, un componente importante de la "tiza" de la punta del taco que se utiliza en el billar. El polvo de alúmina se utiliza en algunos kits de reparación de arañazos y pulido de CD / DVD. Sus propiedades pulidoras también están detrás de su uso en pasta de dientes. También se utiliza en microdermoabrasión, tanto en el proceso de máquina disponible por dermatólogos y esteticistas, como como un abrasivo dérmico manual utilizado de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

-Pintar

Las escamas de óxido de aluminio se utilizan en pinturas para efectos decorativos reflectantes, como en las industrias automotriz o cosmética.

-Fibras compuestas

El óxido de aluminio se ha utilizado en algunos materiales de fibra experimentales y comerciales para aplicaciones de alto rendimiento (por ejemplo, Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Las nanofibras de óxido de aluminio en particular se han convertido en un área de investigación.

-Chalecos antibalas

Algunas armaduras corporales utilizan placas de cerámica de alúmina, generalmente junto con un respaldo de aramida o UHMWPE para ser efectivas contra la mayoría de las amenazas de rifle. La armadura de cerámica de alúmina está disponible para la mayoría de los civiles en jurisdicciones donde es legal, pero no se considera de grado militar.

-Protección contra la abrasión

El óxido de aluminio se utiliza por su dureza y resistencia. Se utiliza mucho como abrasivo, y también como un sustituto mucho más económico del diamante industrial. Muchos tipos de papel de lija utilizan cristales de óxido de aluminio. Además, su baja retención de calor y su bajo calor específico lo hacen muy utilizado en operaciones de rectificado, especialmente en herramientas de corte. Como aloxita mineral abrasivo en polvo, es, junto con la sílice, un componente importante de la "tiza" de la punta del taco que se utiliza en el billar. El polvo de alúmina se utiliza en algunos kits de reparación de arañazos y pulido de CD / DVD. Sus propiedades pulidoras también están detrás de su uso en pasta de dientes. También se utiliza en microdermoabrasión, tanto en el proceso de máquina disponible por dermatólogos y cosmetólogos, como como un abrasivo dérmico manual utilizado de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

-Pintura

Las escamas de óxido de aluminio se utilizan en la pintura para efectos decorativos reflectantes, como en la industria automotriz o cosmética.

-Fibras compuestas

El óxido de aluminio se ha utilizado en algunos materiales de fibra comerciales y experimentales para aplicaciones de alto rendimiento (por ejemplo, Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Las nanofibras de óxido de aluminio en particular se han convertido en un área de investigación.

-Chalecos antibalas

Algunas armaduras corporales usan placas de cerámica de alúmina, generalmente junto con un respaldo de aramida o UHMWPE para ser efectivas contra la mayoría de las amenazas de rifle. La armadura de cerámica de alúmina está disponible para la mayoría de los civiles en jurisdicciones donde es legal, pero no se considera de grado militar.

-Protección contra la abrasión

El óxido de aluminio se puede cultivar como revestimiento sobre aluminio mediante anodización o mediante oxidación electrolítica por plasma. Tanto la dureza como las propiedades de resistencia al desgaste del recubrimiento provienen de la alta resistencia de la alúmina, pero la capa de recubrimiento porosa producida por los procedimientos de anodización DC convencionales está dentro de un rango de dureza Rockwell C de 60-70 que solo es comparable a las aleaciones de acero al carbono endurecido. , pero considerablemente menor que la dureza del corindón natural y sintético. En cambio, en la oxidación electrolítica por plasma, el recubrimiento solo es poroso en la capa de óxido, mientras que las capas inferiores de óxido son mucho más compactas que en los procedimientos de anodización DC estándar y exhiben una mayor cristalinidad debido a que las capas de óxido se vuelven a fundir y compactar para obtener α-. Clusters de Al2O3 con valores de dureza de recubrimiento mucho más altos, alrededor de la dureza Vickers 2000.

La alúmina se utiliza para fabricar tejas fijadas en líneas de combustible pulverizado y conductos de gases de combustión en centrales eléctricas de carbón para proteger áreas de alto desgaste. No son adecuados para áreas con fuerzas de impacto elevadas porque estas baldosas son frágiles y propensas a romperse.

-Aislamiento electrico

El óxido de aluminio es un aislante eléctrico utilizado como sustrato (silicio sobre zafiro) para circuitos integrados, así como una barrera de túnel para la fabricación de dispositivos superconductores como transistores de un solo electrón y dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID).

Para su uso como aislante eléctrico en circuitos integrados, donde el crecimiento conforme de una película delgada es un requisito y el modo de crecimiento preferido es la posición de la capa atómica, las películas de Al2O3 se pueden preparar mediante el intercambio químico entre trimetil aluminio (Al (CH3) 3). y H2O:

2 Al (CH3) 3 + 3 H2O → Al2O3 + 6 CH4

El H2O en la reacción anterior puede ser reemplazado por ozono (O3) como oxidante activo y luego tiene lugar la siguiente reacción:

2 Al (CH3) 3 + O3 → Al2O3 + 3 C2H6

Las películas de Al2O3 preparadas con O3 tienen una densidad de corriente de fuga de 10 a 100 veces menor que la del H2O.

El óxido de aluminio, que es un dieléctrico con una banda prohibida relativamente grande, se utiliza como barrera aislante en los condensadores.

-Diferente

En iluminación, el óxido de aluminio transparente se utiliza en algunas lámparas de vapor de sodio. El óxido de aluminio también se utiliza para preparar suspensiones de revestimiento en lámparas fluorescentes compactas.

En los laboratorios de química, la alúmina es un medio para cromatografía, disponible en formulaciones básicas (pH 9,5), ácidas (pH 4,5 en agua) y neutras.

Los usos médicos y sanitarios lo incluyen como material para prótesis de cadera y píldoras anticonceptivas.

-Se utiliza como centelleador y dosímetro para aplicaciones de terapia y protección radiológica debido a sus propiedades luminiscentes estimuladas ópticamente.

El aislamiento de los hornos de alta temperatura suele estar hecho de óxido de aluminio. A veces, el aislamiento tiene diferentes porcentajes de sílice según la temperatura del material. El aislamiento se puede fabricar en forma de manta, tablero, ladrillo y fibras sueltas para una variedad de requisitos de aplicación.

Los trozos pequeños de óxido de aluminio se utilizan a menudo como virutas de cocción en química.

-También se utiliza para fabricar aisladores de bujías.

Mediante un proceso de pulverización de plasma y mezclado con óxido de titanio, se recubre la superficie de frenado de algunas llantas de bicicleta para proporcionar resistencia al desgaste y la abrasión.

La mayoría de los ojos de cerámica en las varillas son anillos redondos de óxido de aluminio.

En su forma de polvo más fino (blanco), llamado Diamantine, el óxido de aluminio se utiliza como un agente de pulido superior en relojes y relojes.