Ossido di alluminio

L'ossido di alluminio è un composto chimico di alluminio e ossigeno con la formula chimica Al2O3. È il più comune di diversi ossidi di alluminio ed è specificamente identificato come ossido di alluminio (III). È comunemente indicato come allumina e può anche essere indicato come alossido, aloxite o alundum a seconda di particolari forme o applicazioni. Si trova naturalmente nella fase polimorfica cristallina α-Al2O3 come il minerale corindone, le cui varietà compongono le gemme rubino e zaffiro. Al2O3 è importante per l'utilizzo dell'alluminio metallico, come abrasivo per la sua durezza e come materiale refrattario per il suo alto punto di fusione

Conosciuta come alfa allumina nelle comunità di scienza dei materiali o allumina (in forma fusa) o aloxite nelle comunità minerarie e ceramiche, l'allumina è ampiamente utilizzata. La produzione mondiale annua di allumina nel 2015 è stata di circa 115 milioni di tonnellate, di cui oltre il 90% viene utilizzato nella produzione di alluminio metallico. Gli usi principali degli ossidi di alluminio speciali sono i refrattari, la ceramica, la lucidatura e le applicazioni abrasive. Grandi quantità di idrossido di alluminio, da cui deriva l'allumina, vengono utilizzate nella produzione di zeoliti, nel rivestimento di pigmenti di titania e come ritardante di fiamma / ritardante di fumo.

Applicazioni

Più del 90% dell'allumina prodotta, comunemente denominata Smelter Grade Alumina (SGA), viene consumata per la produzione di alluminio, principalmente mediante il processo Hall-Héroult. Il resto, che normalmente viene chiamato allumina speciale, viene utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni che ne riflettono l'inerzia, la resistenza alla temperatura e la resistenza elettrica.

-Filler
Essendo abbastanza chimicamente inerte e bianco, l'ossido di alluminio è uno dei riempitivi preferiti per le materie plastiche. L'ossido di alluminio è un ingrediente comune nella protezione solare e talvolta si trova anche in cosmetici come fard, rossetto e smalto per unghie.

-Bicchiere
Molte formulazioni di vetro contengono ossido di alluminio come ingrediente. [20]

-Catalisi
L'ossido di alluminio catalizza varie reazioni utili a livello industriale. Nella sua massima applicazione, l'allumina è il catalizzatore nel processo Claus per la conversione dei gas di scarico di idrogeno solforato in zolfo elementare nelle raffinerie. È anche utile per la disidratazione degli alcoli in olefine.

L'allumina funge da supporto catalizzatore per molti catalizzatori industriali, come quelli utilizzati nell'idrodesolforazione e in alcune polimerizzazioni Ziegler-Natta.

Purificazione del gas
L'ossido di alluminio è ampiamente utilizzato per rimuovere l'acqua dai flussi di gas.

-Abrasivo

L'ossido di alluminio viene utilizzato per la sua durezza e resistenza. È ampiamente usato come abrasivo, anche come sostituto molto più economico del diamante industriale. Molti tipi di carta vetrata utilizzano cristalli di ossido di alluminio. Inoltre, la sua bassa ritenzione di calore e il basso calore specifico lo rendono ampiamente utilizzato nelle operazioni di rettifica, in particolare negli utensili da taglio. In quanto aloxite minerale abrasivo in polvere, è, insieme alla silice, un costituente importante della punta della stecca "gesso" utilizzata nel biliardo. La polvere di allumina viene utilizzata in alcuni kit per lucidare e riparare i graffi di CD / DVD. Le sue proprietà lucidanti sono anche alla base del suo utilizzo nel dentifricio. Viene anche utilizzato nella microdermoabrasione, sia nel processo macchina disponibile da dermatologi e cosmetologi, sia come abrasivo dermico manuale utilizzato secondo le istruzioni del produttore.

-Dipingere

I fiocchi di ossido di alluminio sono usati nella vernice per effetti decorativi riflettenti, come nell'industria automobilistica o cosmetica.

-Fibre composte

L'ossido di alluminio è stato utilizzato in alcuni materiali in fibra sperimentale e commerciale per applicazioni ad alte prestazioni (ad esempio Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Le nanofibre di ossido di alluminio, in particolare, sono diventate un'area di ricerca.

-Giubbotto antiproiettile

Alcuni giubbotti antiproiettile utilizzano piastre in ceramica di allumina, solitamente in combinazione con il supporto in aramide o UHMWPE per essere efficaci contro la maggior parte delle minacce dei fucili. L'armatura in ceramica di allumina è prontamente disponibile per la maggior parte dei civili nelle giurisdizioni in cui è legale, ma non è considerata di grado militare.

-Protezione dall'abrasione

L'ossido di alluminio viene utilizzato per la sua durezza e resistenza. È ampiamente usato come abrasivo, anche come sostituto molto più economico del diamante industriale. Molti tipi di carta vetrata utilizzano cristalli di ossido di alluminio. Inoltre, la sua bassa ritenzione di calore e il basso calore specifico lo rendono ampiamente utilizzato nelle operazioni di rettifica, in particolare negli utensili da taglio. In quanto aloxite minerale abrasivo in polvere, è, insieme alla silice, un costituente importante della punta della stecca "gesso" utilizzata nel biliardo. La polvere di allumina viene utilizzata in alcuni kit per lucidare e riparare i graffi di CD / DVD. Le sue proprietà lucidanti sono anche alla base del suo utilizzo nel dentifricio. Viene anche utilizzato nella microdermoabrasione, sia nel processo macchina disponibile da dermatologi e cosmetologi, sia come abrasivo dermico manuale utilizzato secondo le istruzioni del produttore.

-Dipingere

I fiocchi di ossido di alluminio sono usati nella vernice per effetti decorativi riflettenti, come nell'industria automobilistica o cosmetica.

-Fibre composte

L'ossido di alluminio è stato utilizzato in alcuni materiali in fibra sperimentale e commerciale per applicazioni ad alte prestazioni (ad esempio Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Le nanofibre di ossido di alluminio, in particolare, sono diventate un'area di ricerca.

-Giubbotto antiproiettile

Alcuni giubbotti antiproiettile utilizzano piastre in ceramica di allumina, solitamente in combinazione con il supporto in aramide o UHMWPE per essere efficaci contro la maggior parte delle minacce dei fucili. L'armatura in ceramica di allumina è prontamente disponibile per la maggior parte dei civili nelle giurisdizioni in cui è legale, ma non è considerata di grado militare.

-Protezione dall'abrasione

L'ossido di alluminio può essere coltivato come rivestimento su alluminio mediante anodizzazione o ossidazione elettrolitica al plasma. Sia la durezza che le proprietà di resistenza all'usura del rivestimento derivano dall'elevata resistenza dell'allumina, ma lo strato di rivestimento poroso prodotto dalle procedure di anodizzazione CC convenzionali rientra nell'intervallo di durezza Rockwell C di 60-70 che è paragonabile solo alle leghe di acciaio al carbonio temprato , ma notevolmente inferiore alla durezza del corindone naturale e sintetico. Invece, nell'ossidazione elettrolitica al plasma, il rivestimento è poroso solo sullo strato di ossido, mentre gli strati di ossido inferiori sono molto più compatti rispetto alle procedure di anodizzazione DC standard e mostrano una maggiore cristallinità a causa degli strati di ossido che vengono rifusi e compattati per ottenere α-. Cluster di Al2O3 con valori di durezza del rivestimento molto più alti intorno a 2000 durezza Vickers.

L'allumina viene utilizzata per realizzare piastrelle fissate in linee di carburante polverizzate e condotti dei fumi su centrali a carbone per proteggere le aree ad alta usura. Non sono adatti per aree con forze di impatto elevate perché queste piastrelle sono fragili e soggette a rotture.

-Isolamento elettrico

L'ossido di alluminio è un isolante elettrico utilizzato come substrato (silicio su zaffiro) per circuiti integrati, nonché come barriera a tunnel per la fabbricazione di dispositivi superconduttori come transistor a singolo elettrone e dispositivi di interferenza quantistica superconduttori (SQUID).

Per l'uso come isolante elettrico in circuiti integrati, dove la crescita conforme di un film sottile è un requisito e la modalità di crescita preferita è la posizione dello strato atomico, le pellicole Al2O3 possono essere preparate mediante scambio chimico tra trimetil alluminio (Al (CH3) 3) e H2O:

2 Al (CH3) 3 + 3 H2O → Al2O3 + 6 CH4

L'H2O nella reazione di cui sopra può essere sostituito dall'ozono (O3) come ossidante attivo e quindi ha luogo la seguente reazione:

2 Al (CH3) 3 + O3 → Al2O3 + 3 C2H6

I film Al2O3 preparati con O3 hanno una densità di corrente di dispersione 10–100 volte inferiore rispetto a quella dell'H2O.

L'ossido di alluminio, che è un dielettrico con un intervallo di banda relativamente ampio, viene utilizzato come barriera isolante nei condensatori.

-Diverso

Nell'illuminazione, l'ossido di alluminio trasparente viene utilizzato in alcune lampade ai vapori di sodio. L'ossido di alluminio viene anche utilizzato per preparare le sospensioni di rivestimento nelle lampade fluorescenti compatte.

Nei laboratori di chimica, l'allumina è un mezzo per cromatografia, disponibile in formulazioni basiche (pH 9,5), acide (pH 4,5 in acqua) e neutre.

Gli usi sanitari e medici lo includono come materiale per protesi d'anca e pillole anticoncezionali.

-Viene utilizzato come scintillatore e dosimetro per applicazioni di radioprotezione e terapia grazie alle sue proprietà di luminescenza stimolata otticamente.

L'isolamento del forno ad alta temperatura è spesso costituito da ossido di alluminio. A volte l'isolante ha percentuali di silice diverse a seconda della temperatura del materiale. L'isolamento può essere realizzato in forme di coperte, pannelli, mattoni e fibre sciolte per una varietà di requisiti applicativi.

Piccoli pezzi di ossido di alluminio sono spesso usati come trucioli da cucina in chimica.

-Viene utilizzato anche per realizzare isolatori per candele.

Utilizzando un processo di spruzzatura al plasma e miscelato con ossido di titanio, viene rivestito sulla superficie frenante di alcuni cerchi per biciclette per fornire resistenza all'usura e all'abrasione.

La maggior parte degli occhielli in ceramica sulle aste sono anelli rotondi di ossido di alluminio.

Nella sua forma di polvere più fine (bianca), chiamata Diamantine, l'ossido di alluminio è utilizzato come agente lucidante superiore in orologi e orologi.