Aluminiumoxide

Aluminiumoxide is een chemische verbinding van aluminium en zuurstof met de chemische formule Al2O3. Het is de meest voorkomende van verschillende aluminiumoxiden en wordt specifiek geïdentificeerd als aluminium(III)oxide. Het wordt gewoonlijk aluminiumoxide genoemd en kan ook aloxide, aloxiet of alundum worden genoemd, afhankelijk van bepaalde vormen of toepassingen. Het komt van nature voor in de kristallijne polymorfe fase α-Al2O3 als het mineraal korund, waarvan variëteiten de edelstenen robijn en saffier vormen. Al2O3 is belangrijk voor het gebruik van aluminiummetaal, als schuurmiddel vanwege de hardheid en als vuurvast materiaal vanwege het hoge smeltpunt

Bekend als alfa-aluminiumoxide in materialenwetenschappelijke gemeenschappen of alundum (in gefuseerde vorm) of aloxiet in de mijnbouw- en keramische gemeenschappen, wordt aluminiumoxide breed gebruikt. De jaarlijkse wereldproductie van aluminiumoxide in 2015 bedroeg ongeveer 115 miljoen ton, waarvan meer dan 90% wordt gebruikt bij de vervaardiging van aluminiummetaal. De belangrijkste toepassingen van speciale aluminiumoxiden zijn vuurvaste materialen, keramiek, polijsten en schurende toepassingen. Grote hoeveelheden aluminiumhydroxide, waarvan aluminiumoxide is afgeleid, worden gebruikt bij de vervaardiging van zeolieten, het coaten van titania-pigmenten en als brandvertragend / rookwerend middel.

Toepassingen

Meer dan 90% van het geproduceerde aluminiumoxide, normaal gesproken Smelter Grade Alumina (SGA) genoemd, wordt verbruikt voor de productie van aluminium, meestal volgens het Hall-Héroult-proces. De rest, die normaal gesproken speciaal aluminiumoxide wordt genoemd, wordt gebruikt in een grote verscheidenheid aan toepassingen die de traagheid, temperatuurbestendigheid en elektrische weerstand weerspiegelen.

-Vulstoffen
Omdat het vrij chemisch inert en wit is, is aluminiumoxide een favoriete vulstof voor kunststoffen. Aluminiumoxide is een veelgebruikt ingrediënt in zonnebrandcrème en komt soms ook voor in cosmetica zoals blush, lippenstift en nagellak.

-Glas
Veel formuleringen van glas hebben aluminiumoxide als ingrediënt. [20]

-Katalyse
Aluminiumoxide katalyseert verschillende reacties die industrieel nuttig zijn. In zijn grootste toepassing is aluminiumoxide de katalysator in het Claus-proces voor het omzetten van waterstofsulfide-afgassen in elementaire zwavel in raffinaderijen. Het is ook nuttig voor uitdroging van alcoholen tot alkenen.

-Aluminiumoxide dient als katalysatordrager voor veel industriële katalysatoren, zoals die gebruikt worden bij waterstofontzwaveling en sommige Ziegler-Natta-polymerisaties.

Gaszuivering
Aluminiumoxide wordt veel gebruikt om water uit gasstromen te verwijderen.

-Schuurmiddel

Aluminiumoxide wordt gebruikt vanwege zijn hardheid en sterkte. Het wordt veel gebruikt als schuurmiddel, ook als een veel goedkopere vervanging voor industriële diamant. Veel soorten schuurpapier gebruiken aluminiumoxide-kristallen. Bovendien zorgt het lage warmtebehoud en lage specifieke warmte ervoor dat het veel wordt gebruikt bij slijpbewerkingen, met name snijgereedschappen. Als poederachtig schurend mineraal aloxiet is het, samen met silica, een belangrijk bestanddeel van de keu-tip "krijt" die wordt gebruikt in biljart. Aluminiumoxidepoeder wordt gebruikt in sommige cd / dvd-polijst- en krasreparatiesets. De polijstende eigenschappen liggen ook achter het gebruik in tandpasta. Het wordt ook gebruikt bij microdermabrasie, zowel in het machineproces dat verkrijgbaar is bij dermatologen en schoonheidsspecialisten, en als handmatig dermaal schuurmiddel dat wordt gebruikt volgens de instructies van de fabrikant.

-Verf

Aluminiumoxide schilfers worden gebruikt in verf voor reflecterende decoratieve effecten, zoals in de auto- of cosmetische industrie.

-Composiet vezels

Aluminiumoxide is gebruikt in enkele experimentele en commerciële vezelmaterialen voor hoogwaardige toepassingen (bijv. Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Met name aluminiumoxide nanovezels zijn een onderzoeksgebied geworden.

-Kogelvrije vesten

Sommige lichaamspantsers maken gebruik van keramische platen van aluminiumoxide, meestal in combinatie met aramide of UHMWPE-steun om doeltreffend te zijn tegen de meeste geweerbedreigingen. Alumina keramisch pantser is gemakkelijk verkrijgbaar voor de meeste burgers in rechtsgebieden waar het legaal is, maar wordt niet beschouwd als van militaire kwaliteit.

-Schuurbescherming

Aluminiumoxide kan als bekleding op aluminium worden gekweekt door anodisatie of door plasma-elektrolytische oxidatie. Zowel de hardheid als de slijtvaste eigenschappen van de coating zijn afkomstig van de hoge sterkte van aluminiumoxide, maar de poreuze coatinglaag die wordt geproduceerd met conventionele gelijkstroomanodisatieprocedures ligt binnen een Rockwell hardheid C-bereik van 60-70 dat alleen vergelijkbaar is met geharde koolstofstaallegeringen, maar aanzienlijk minder dan de hardheid van natuurlijk en synthetisch korund. In plaats daarvan is de coating bij plasma-elektrolytische oxidatie alleen poreus op de oxidelaag, terwijl de onderste oxidelagen veel compacter zijn dan bij standaard DC-anodisatieprocedures en een hogere kristalliniteit vertonen doordat de oxidelagen opnieuw worden gesmolten en verdicht om α- te verkrijgen. Al2O3-clusters met veel hogere waarden voor coatinghardheid circa 2000 Vickers-hardheid.

Alumina wordt gebruikt om tegels te maken die zijn bevestigd in verpulverde brandstofleidingen en rookgaskanalen op kolencentrales om gebieden met hoge slijtage te beschermen. Ze zijn niet geschikt voor gebieden met hoge impactkrachten omdat deze tegels bros zijn en breukgevoelig zijn.

-Elektrische isolatie

Aluminiumoxide is een elektrische isolator die wordt gebruikt als substraat (silicium op saffier) ​​voor geïntegreerde schakelingen, maar ook als tunnelbarrière voor de fabricage van supergeleidende apparaten zoals transistors met enkele elektronen en supergeleidende quantuminterferentie-apparaten (SQUID's).

Voor de toepassing als elektrische isolator in geïntegreerde schakelingen, waar de conforme groei van een dunne film een ​​vereiste is en de voorkeursgroeimodus atoomlaagdepositie is, kunnen Al2O3-films worden bereid door de chemische uitwisseling tussen trimethylaluminium (Al (CH3) 3) en H2O:

2 Al (CH3) 3 + 3 H2O → Al2O3 + 6 CH4

H2O in bovenstaande reactie kan worden vervangen door ozon (O3) als actief oxidatiemiddel en dan vindt de volgende reactie plaats:

2 Al (CH3) 3 + O3 → Al2O3 + 3 C2H6

De Al2O3-films die zijn bereid met O3 hebben een 10–100 keer lagere lekstroomdichtheid vergeleken met die van H2O.

Aluminiumoxide, dat een diëlektricum is met een relatief grote bandafstand, wordt gebruikt als isolerende barrière in condensatoren.

-Anders

Bij verlichting wordt transparant aluminiumoxide gebruikt in sommige natriumdamplampen. Aluminiumoxide wordt ook gebruikt ter voorbereiding van coatingsuspensies in compacte fluorescentielampen.

-In chemielaboratoria is aluminiumoxide een medium voor chromatografie, verkrijgbaar in basische (pH 9,5), zure (pH 4,5 in water) en neutrale formuleringen.

Gezondheids- en medische toepassingen omvatten het als materiaal voor heupprothesen en anticonceptiepillen.

-Het wordt gebruikt als scintillator en dosismeter voor stralingsbescherming en therapietoepassingen vanwege zijn optisch gestimuleerde luminescentie-eigenschappen.

Isolatie voor ovens met hoge temperaturen wordt vaak vervaardigd uit aluminiumoxide. Soms heeft de isolatie verschillende percentages silica afhankelijk van de temperatuur van het materiaal. De isolatie kan worden gemaakt in deken-, plaat-, baksteen- en losse vezelvormen voor verschillende toepassingsvereisten.

Kleine stukjes aluminiumoxide worden vaak gebruikt als kookchips in de chemie.

-Het wordt ook gebruikt om bougie-isolatoren te maken.

Met behulp van een plasmasproeiproces en gemengd met titaniumoxide wordt het op het remoppervlak van sommige fietsvelgen gecoat om slijtage en slijtvastheid te bieden.

De meeste keramische ogen op hengels zijn ronde ringen van aluminiumoxide.

In de fijnste poedervorm (wit), genaamd Diamantine, wordt aluminiumoxide gebruikt als een superieur polijstmiddel bij het maken van horloges en klokken.