Hva er aluminatets tetthet?

Alumina (aluminiumoksid, Al2O3) er en av de mest brukte tekniske keramikkene. Det har mange fordelaktige og unike egenskaper som gjør det egnet til en rekke industrielle bruksområder.

Aluminiumslegeringer er kjent for å være svært korrosjonsbestandige og temperaturbestandige. I tillegg bidrar den utmerkede motstandsdyktigheten mot slitasje til å forlenge levetiden til komponenter og deler som er laget av dette materialet.

Masse

Aluminium er mykt, men kan forsterkes ved å legeres med små mengder kobber, magnesium, silisium eller mangan for å danne sterkere legeringer som gjør metallet enda mer allsidig når det gjelder elektrisk og termisk ledningsevne, styrke, duktilitet og korrosjonsbestandighet. I tillegg er det lett - en fordel for mange bruksområder! Aluminiums allsidighet gjør det også enkelt å forme det til ulike produkter som kan passe til alle tenkelige formål.

Aluminium finnes både som rent metall og som oksid i jordskorpen i malmforekomster av bauksitt, der det danner giftfrie avleiringer med myke egenskaper og atomnummer 13. Med sin sølvhvite farge og metalliske glans kan aluminium lett bøyes, bankes eller presses til tynne plater for fabrikasjon, og det kan til og med belegges med en beskyttende oksidbarriere for å motstå korrosjon ved at det danner sitt eget selvbeskyttende oksidbelegg.

Aluminiumoksid er best kjent som et slipende eller ildfast materiale. I tillegg finnes det i keramikk, elektriske isolatorer, katalysatorer og katalyseapplikasjoner. Det finnes en rekke ulike kvaliteter, som kan produseres til pulver eller granulat med ulike kornstørrelser for produksjonsformål.

Materialet har høy kjemisk stabilitet, noe som gjør det egnet for eksponering for salter, syrer og damp uten at det oppstår skader på overflaten eller strukturen på grunn av slitasje, korrosjon, frost eller slitasje. I tillegg er det slitesterkt og tåler høye temperaturer uten å gå i stykker eller brytes ned.

Aluminium tilhører gruppen jordalkalimetaller i det periodiske system og har en atommasse på 2698 g/mol og tre valenselektroner. Reaksjoner mellom oksygen og aluminium skjer langsomt, mens reaksjoner mellom aluminium og varme syrer og baser skjer raskt.

Aluminiumoksid (Al2O3) finnes i rikelige mengder i jordskorpen og brukes til en rekke ulike formål. Det har et høyt smeltepunkt og utmerkede mekaniske og fysiske egenskaper som hardhet, styrke og lav ekspansjonskoeffisient - egenskaper som gjør det egnet som ildfast materiale, elektrisk isolator og kjemisk bærer - noe som gjør det egnet til murstein, digler, laboratorieartikler, papir tennplugger maling belegg for glass ultrafiltreringskromatografisk analyse samt produksjon av aluminiummetall og dets forbindelser.

Volum

Aluminiumoksid er en teknisk keramikk som brukes i en lang rekke bruksområder på grunn av sin enestående ytelse. Aluminiumoksid har høy mekanisk styrke, trykkfasthet, hardhet, korrosjons- og slitestyrke samt lav termisk ekspansjon og kjemisk inertitet. Videre virker aluminiumoksid både surt og alkalisk når det blandes med oppvarmet fortynnet saltsyre, mens det virker alkalisk når det kombineres med svovelsyre.

Volumet av aluminiumoksid kan uttrykkes som massen dividert med densiteten i kubikkcentimeter (g/cm3), noe som gjør det til en viktig egenskap å ta hensyn til, ettersom det måler hvor mange hulrom som finnes i materialet - jo lavere hulrominnhold, desto større volum. Temperaturen spiller også en viktig rolle, siden høyere temperaturer fører til økt tetthet.

Bauksitt er et naturlig forekommende heterogent materiale som består av ett eller flere aluminiumhydroksidmineraler som inneholder andre grunnstoffer og forbindelser som silisiumdioksyd, jernoksid, titanoksid og aluminosilikat i ulike konsentrasjoner. Omtrent 85% av verdensproduksjonen bruker en våtkjemisk utvaskingsmetode kjent som Bayer-prosessen for å omdanne bauksitt til alumina.

G-aluminiumoksid er en ekstremt mesoporøs form for aluminiumoksid med store porer som har høy porøsitet og overflateareal, noe som gjør det til et utmerket støttemateriale for Fe-baserte katalysatorer for fenolhydroksyleringsreaksjonen med hydrogenperoksid, som produserer verdifulle organiske forbindelser som hydrokinon og katekol. G-aluminiumoksid kan skilte med en enestående konvertering på 53,4% i denne prosessen, samtidig som det har en selektivitet overfor d-hydroksybenzener på 96,2 prosent, noe som ytterligere understreker dets verdi som industriell katalysator.

Gammafase-aluminiumoksid kan formes til mikroporøse bikakestrukturer med høy katalytisk aktivitet, noe som gjør det til et attraktivt materiale som støtte for mange industrielle katalysatorer i petroleumsraffineringsindustrien. Videre har forskning på materialets potensial som substrat for fremstilling av nanofiltreringsmembraner gitt lovende resultater, og denne typen aluminiumoksid brukes også til å lage syntetiske safirer, som er nødvendige i visse halvlederapparater.

Tetthet

Alumina er en polykrystallinsk keramikk med lav egenvekt og høy hardhet, som gir lav egenvekt og utmerkede hardhetsegenskaper. Alumina er tilgjengelig i ulike renhetsgrader og kan sprøytestøpes, presses, isostatisk presses, glidestøpes eller ekstruderes til ønskede former før det brennes og sintres - på samme måte som metaller og legeringer lettere kan maskinbearbeides ved hjelp av standardteknikker; den moderate strekkfastheten, men sprøheten gjør fabrikasjonen mye mindre effektiv; varmeledningsegenskapene gjør alumina ideelt, ettersom det motstår angrep fra alkalier og sterke syrer når det brukes i produksjonsprosesser med alumina-materialer.

Alumina brukes som et viktig råmateriale i produksjonen av aluminiummetall, samt i en rekke industrielle applikasjoner, inkludert elektriske, kjemiske, romfarts- og slitasjebestandige komponenter. Aluminiumoksid finnes også i medisinsk utstyr som hofteproteseimplantater og tannkroner, og dets slitestyrke gjør det også egnet til ulike sliteformål som tekstilføringer, pumpestempler, sjaktforinger og utløpsåpninger.

Korund er en av flere former for aluminiumoksid, med oksygenioner pakket i sekskantede, tettpakkede arrangementer og aluminiumioner fordelt over to tredjedeler av oktaedermellomrommene i sekskantede, tettpakkede strukturer, samt aluminiumioner som befinner seg mellom seks oksygenioner i hvert oktaeder og deres seks oksygenmotstykker som danner en uregelmessig krystallstruktur med én flate fordelt på tre sider på topplagets oktaeder.

Alumina kan ha flere funksjoner. I tillegg til å brukes som slipemiddel fungerer det også som en elektrisk isolator og er mye brukt i silisium på safir-litografi for integrerte kretser, som tunnelbarriere i superledende enheter som enkeltelektron-transistorer og superledende kvanteinterferensanordninger, og som et mellommateriale under produksjonen av slitesterke produksjonssubstrater av wolframkarbid. På grunn av sin lavere slagfasthet har aluminiumoksid dessverre ennå ikke blitt det slitesterke og tøffe materialet som er foretrukket i gruvedrift.

Innånding av aluminastøv utgjør en potensiell yrkesrisiko, og studier med radioaktivt merket 26Al tyder på at det kan trenge dypt ned i lungene og bli der i lengre perioder, noe som kan forstyrre normal lungefunksjon og være kreftfremkallende.

Porøsitet

Porøsitet i materialer refererer til mengden luft i faste materialer, vanligvis uttrykt i prosent. Porøsitet kan bidra til å definere tettheten; flere hulrom betyr mindre tette materialer.

Et skanningelektronmikroskop (SEM) er det beste instrumentet for nøyaktig vurdering av porøsitet. Et SEM viser porerommene tydelig og presist samtidig som det måler permeabiliteten - eller vannets evne til å passere gjennom materialer - ved hjelp av metoder som nedsenking av prøver med væske som helium eller vann eller ved hjelp av imbibisjonsmetoder; flere sammenkoblede porer øker permeabiliteten.

Aluminiumoksid er et ekstremt hardt materiale, noe som betyr at det tåler mekanisk slitasje og slitasje effektivt - en av grunnene til at det har blitt en av de mest populære tekniske keramikkene som brukes til sprøytestøping.

Aluminiumoksid har imidlertid noen ulemper. Blant annet har det dårlige elektriske egenskaper ved høyere temperaturer, med lav ledningsevne på grunn av at det ikke er særlig krystallinsk og har mange defekter i atomene som utgjør sammensetningen.

En effektiv måte å øke de elektriske egenskapene til aluminiumoksid på er å gjøre det mer krystallinsk ved å tilsette urenheter eller varme det opp til høyere temperaturer. Slike endringer kan imidlertid ha betydelige konsekvenser for styrken og hardheten til aluminiumoksydmaterialer som brukes i visse bruksområder, og kan potensielt skape problemer hvis de brukes feil.

Ved å øke konsentrasjonen av aluminiumoksid i sammensetningen kan man også forbedre de elektriske egenskapene til aluminiumoksid ved å skape større porerom. Mykere og mer duktile materialer med større porer har også fordeler.

Mesoporøs aluminiumoksid er en annen type aluminiumoksidmateriale med svært ensartede kanaler og store overflatearealer, noe som skaper mesoporer med økt elektrisk resistivitet ved romtemperatur (to størrelsesordener ved lave temperaturer; fire størrelsesordener ved høye temperaturer), noe som kan vise seg å være en ulempe når det brukes til batteriproduksjon.