اکسید آلومینیوم خواص، تولید و کاربردها

• 0 Comments

آلومینا که معمولاً با نام اکسید آلومینیوم (Al2O3) شناخته می‌شود، یک ماده بی‌بو، بی‌بو و سفید است.

- نویسنده : برگرفته از matmatch

آلومینا  اغلب در سرامیک‌های صنعتی استفاده می‌شود. آلومینا به دلیل خواص برجسته خود به تعداد قابل توجهی از کاربردهای افزایش دهنده زندگی و بهبود جامعه کمک کرده است. این به طور گسترده در زمینه پزشکی و جنگ های مدرن استفاده می شود

اکسید آلومینیوم یک ترکیب ناپایدار حرارتی و نامحلول است که به طور طبیعی در کانی‌های مختلف مانند کوراندوم، نوع کریستالی اکسید و بوکسیت که به‌عنوان سنگ معدن آلومینیوم اصلی آن محسوب می‌شود، وجود دارد.

در اینجا، با این موارد آشنا خواهید شد:

خواص اصلی اکسید آلومینیوم چیست؟
نحوه تولید اکسید آلومینیوم
کاربردهای اصلی که از اکسید آلومینیوم استفاده می کنند چیست؟

خواص اکسید آلومینیوم
آلومینا به دلیل کیفیت عالی مکانیکی، شیمیایی و حرارتی خود، با ارائه راه حل های برابر یا بهتر برای تولید و ساخت کم هزینه، از بسیاری از مواد قابل مقایسه متمایز است.

عملکرد آن به ویژگی های زیر متکی است

ارزش ملک

نقطه ذوب 2072 درجه سانتی گراد (3762 درجه فارنهایت؛ 2345 کلوین)

نقطه جوش 2977 درجه سانتی گراد (5391 درجه فارنهایت؛ 3250 کلوین)

سختی 15 تا 19 گیگا پاسکال (9 در مقیاس Mohs)

مقاومت الکتریکی 1012 - 1013 Ωm

مقاومت مکانیکی 300 - 630 مگاپاسکال

مقاومت فشاری 2000 تا 4000 مگاپاسکال

هدایت حرارتی 20 – 30 W/mK

جرم مولکولی 101.96 گرم بر مول

چگالی 3.95 گرم بر سانتی متر مکعب

ظاهر جامد

اکسید آلومینیوم چگونه تولید می شود؟
اکسید آلومینیوم اغلب توسط فرآیند بایر تولید می شود که به معنای پالایش بوکسیت برای تولید آلومینا است. معادله شیمیایی برگشت پذیر زیر زمینه های فرآیند بایر را توصیف می کند:

این فرآیند با خشک کردن بوکسیت خرد شده و شسته شده، معمولاً حاوی 30 تا 55 درصد Al2O3 [4] آغاز می شود. بوکسیت در سود سوزآور حل می‌شود تا دوغاب تشکیل شود و تا دمای حدود 230 تا 520 درجه فارنهایت (110 تا 270 درجه سانتی‌گراد) گرم شود. سپس این مخلوط فیلتر می‌شود تا باقیمانده‌ای به نام ناخالصی‌های «گل قرمز» از بین برود.

محلول آلومینا فیلتر شده (هیدروکسید آلومینیوم) سپس به مخازن رسوب‌دهنده منتقل یا پمپ می‌شود، جایی که سرد می‌شود و شروع به دانه‌دهی می‌کند. این دانه‌ها فرآیند بارش را تحریک می‌کنند و اجازه می‌دهند تا کریستال‌های هیدروکسید آلومینیوم جامد تشکیل شوند. تمام هیدروکسید آلومینیومی که در کف مخزن ته نشین می شود حذف می شود.

سود سوزآور باقیمانده از هیدروکسید آلومینیوم که تحت سطوح مختلف فیلتر قرار می گیرد، شسته می شود. در نهایت حرارت داده می شود تا آب اضافی آن کاملا گرفته شود. پس از عبور از مرحله سرد شدن، پودر سفید ریز تولید می شود

کاربردهای اکسید آلومینیوم
بیشتر اکسید آلومینیوم تولید شده برای تشکیل فلز آلومینیوم استفاده می شود. اکسیژن معمولاً در واکنش با فلز آلومینیوم، خوردگی را کاتالیز می کند. با این حال، هنگامی که با اکسیژن پیوند می زند تا اکسید آلومینیوم را تشکیل دهد، یک پوشش محافظ تشکیل می شود و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می کند. این به استحکام می افزاید و باعث می شود که مواد در برابر خرابی کمتر آسیب پذیر باشند

صنایعی که از اکسید آلومینیوم استفاده می کنند عبارتند از:

صنعت پزشکی
به دلیل سختی، بی‌اثر بودن و خواص شیمیایی اکسید آلومینیوم، این ماده برای یاتاقان‌های تعویض مفصل ران مانند پروتزها، ایمپلنت‌های بیونیک، جایگزین‌های پروتز چشم، تقویت‌کننده‌های بافت، روکش‌های دندان، اباتمنت‌ها، بریج‌ها و سایر ایمپلنت‌های دندانی ترجیح داده می‌شود. همچنین در تجهیزات آزمایشگاهی و ابزارهایی مانند بوته ها، کوره ها و سایر ظروف آزمایشگاهی استفاده می شود.

تجهیزات نظامی و حفاظتی
استحکام اکسید آلومینیوم و ویژگی‌های سبک وزن آن به تقویت زره‌های بدن، مانند سینه‌پال، و همچنین زره خودرو و هواپیما، که بزرگترین بازار آن است، کمک می‌کند. اکسید آلومینیوم همچنین در پنجره های ضد گلوله و بالستیک مصنوعی از جنس یاقوت کبود استفاده می شود.

صنعت برق و الکترونیک
نقطه ذوب و جوش بالای آن، علاوه بر خواص مقاومت حرارتی عالی، اکسید آلومینیوم را در ساخت عایق های کوره های با دمای بالا و عایق های الکتریکی مطلوب می کند. فیلم های آلومینا نیز اجزای حیاتی در صنعت ریزتراشه هستند. برخی از کاربردهای دیگر آن عبارتند از عایق های شمع جرقه، زیرلایه های میکروالکتریک و هیت سینک های عایق.

صنعت گوهر
اکسید آلومینیوم یک عنصر ارزشمند در تشکیل یاقوت و یاقوت کبود است. شکل کریستالی آن، کوراندوم، عنصر پایه این جواهرات گرانبها است. یاقوت‌ها رنگ قرمز تیره خود را مدیون ناخالصی‌های کروم هستند در حالی که یاقوت‌های کبود رنگ‌های متفاوت خود را از ردپای آهن و تیتانیوم دریافت می‌کنند.

کاربردهای صنعتی
از آنجایی که آلومینا از نظر شیمیایی بی اثر است، به عنوان پرکننده در پلاستیک ها، آجرها و دیگر ظروف رسی سنگین مانند کوره ها استفاده می شود. به دلیل استحکام و سختی بسیار زیاد، اغلب به عنوان ساینده برای کاغذ سنباده استفاده می شود. همچنین یک جایگزین اقتصادی برای الماس های صنعتی است

اکسیدهای آلومینیوم همچنین برای تولید قطعات لوله‌کشی مانند زانویی، سه راهی، لوله‌های مستقیم، سیکلون‌های آبی، کاهنده‌ها، نازل‌ها و شیرها استفاده می‌شوند. کاربردهای دیگر عبارتند از تولید انواع ابزارهای ماشینکاری، ابزارهای برش، غلاف ترموکوپل، پروانه های پمپ مقاوم در برابر سایش و صفحات بافل.