Polvo de alúmina: dónde, cómo y por qué se utiliza

polvo de alúmina Crédito de la foto: Teherán Times

El polvo de alúmina, también conocido como óxido de aluminio (Al2O3), es una sustancia blanca y cristalina hecha de refinación de mineral de bauxitaEs el componente principal en la fabricación de cerámica de alúmina para diversas aplicaciones industriales debido a sus propiedades innatas, como la resistencia al desgaste.

Aplicaciones industriales del polvo de alúmina

Cerámica de alúmina

El polvo de alúmina es una sustancia versátil con diversas aplicaciones industriales. La cerámica de alúmina que se fabrica a partir de él presenta un alto rendimiento (más información al respecto en la sección posterior de este artículo).

A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones del polvo de alúmina:

Abrasivos – El polvo de alúmina, especialmente el de alta pureza, puede resistir abrasiones, lo que lo hace perfecto para productos abrasivos como medios de pulido y papel de lija.
Material biomédico – Las cerámicas de polvo de alúmina presentan una gran biocompatibilidad, lo que permite su uso en la fabricación de articulaciones y huesos artificiales, coronas dentales y otros implantes médicos.
Láminas de cerámica – Generalmente fabricadas con polvo de alúmina 99.0%, estas láminas tienen una alta resistencia a la temperatura, lo que permite su uso en entornos con alta humedad.
Electrónica – El polvo de alúmina posee buenas propiedades de aislamiento térmico y eléctrico. Se puede utilizar para fabricar aislantes de alta tensión, así como carcasas y sustratos eléctricos.
Cerámica de ingeniería – Se utilizan en aplicaciones más técnicas o avanzadas, como la fabricación de semiconductores, el procesamiento CVD y la fotolitografía. Para su fabricación, se requiere polvo de alúmina de alta pureza que resista el desgaste, las reacciones químicas y los cambios térmicos.
Material de relleno – El polvo de alúmina puede actuar como material de relleno. Ayuda a garantizar que productos como cauchos y plásticos resistan los cambios de temperatura y las tensiones.
Vaso - Debido a que el polvo de alúmina es duro y resistente a la presión, hace que el vidrio sea a prueba de balas y de rotura.
Material de laboratorio – El polvo de alúmina tiene un punto de fusión alto y es químicamente inerte. Por lo tanto, es ideal para el material de laboratorio que se utiliza habitualmente para moler y calentar compuestos químicos.
Uso militar – El polvo de alúmina se utiliza en la fabricación. chaleco antibalas y chalecos antibalas porque sus propiedades innatas le permiten absorber los impactos.
Refractarios – Los materiales refractarios deben tener resistencia al choque térmico y un alto punto de fusión, cualidades que posee el polvo de alúmina.

Cómo se utiliza el polvo de alúmina

En la fabricación cerámica de alúminaEl polvo de alúmina que utilice dependerá de dos factores: tipo y nivel de pureza. Es recomendable elegir los que sean más beneficiosos para su producto. Por ejemplo, si desea que el producto sea extremadamente duro, el polvo de alúmina calcinada es una buena opción.

Puede consultar las tablas a continuación para conocer mejor cada tipo y nivel de pureza del polvo de alúmina.

Tipos de polvo de alúmina

Se recomienda trabajar únicamente con el tipo de polvo de alúmina que se ajuste a las especificaciones de su aplicación. Afortunadamente, solo existen tres tipos principales, que varían según los siguientes factores:

Su contenido de hierro (Fe2O3), sílice (SiO2) y sosa (Na2O).
El nivel de pureza del polvo de alúmina y las propiedades específicas utilizadas en su producción.

Tipos	Descripción
Alúmina calcinada	Alúmina de alta pureza, con un 99,91 TP3T. Se obtuvo calentando el polvo de alúmina a 1050 °C para eliminar el agua y las impurezas.
Alúmina tabular	Una alúmina calcinada sinterizada conocida por su resistencia al calor, fuerza y densidad.
Alúmina hidratada	Una alúmina conocida por su alto punto de fusión. Se utiliza comúnmente en esmaltes porque puede mejorar el color y las propiedades adhesivas.

Nivel de pureza del polvo de alúmina

Estructura química del polvo de alúmina (Al2O3) Crédito de la foto: PubChem

Los niveles varían según la pureza del polvo de alúmina en la composición de la cerámica de alúmina. Cada uno tiene su uso específico.

Pero por supuesto, no podemos negar que cuanto mayor sea el nivel de pureza utilizado en su producto, mejor será su calidad.

Nivel de pureza	Uso	Ejemplos de aplicaciones
Alúmina 99.9%	Se utiliza únicamente en aplicaciones altamente críticas donde una o una combinación de las siguientes propiedades es esencial: Mecánico Eléctrico Térmico Resistente a la corrosión	aislantes de grado nuclear Componentes de grabado de plasma
Alúmina 99.8%	Se utiliza en aplicaciones que requieren resistencia química y de plasma de primer nivel y altas propiedades dieléctricas.	Semiconductores
Alúmina 99.7%	Se utiliza en aplicaciones que requieren lo siguiente: Reflectancia del 98% a 1064 nanómetros Reflectancia 96% de 500 a 2000 nanómetros	Reflectores láser
Alúmina 99.5%	Se utiliza en aplicaciones que requieren una combinación de resistencia eléctrica y química.	Semiconductores, incluidos accesorios y cámaras
Alúmina 99.0%	Se utiliza en aplicaciones que requieren dureza y resistencia.	Componentes rotativos Bombas reciprocantes para productos químicos
Alúmina 98.6%	Se utiliza en aplicaciones que requieren materiales ligeros.	Blindajes en vehículos militares
Alúmina 97.6%	Se utiliza en aplicaciones que requieren estabilidad dimensional y eléctrica en temperaturas variables.	Componentes láser rayos X dispositivos electroópticos
Alúmina 97.5%	Se utiliza en aplicaciones que requieren recubrimientos metálicos gruesos y resistencia a la abrasión y a los productos químicos.	Redes de resistencias Capas dieléctricas Conductores
Alúmina 97.0%	Se utiliza en aplicaciones que requieren aislamiento eléctrico.	tubos de rayos X Aislamiento para dispositivos médicos microscopios electrónicos
Alúmina 96.0%	Se utiliza en aplicaciones que requieren una combinación de las siguientes propiedades: Eléctrico Químico Térmico Mecánico	Dispositivos médicos, como boquillas, carcasas de conectores eléctricos y válvulas sanguíneas.
Alúmina 95.0%	Se utiliza en aplicaciones que requieren una mayor resistencia a la compresión y a la flexión, así como una hermeticidad de primer nivel.	Pasamuros de cerámica a metal implantes médicos Chalecos antibalas militares
Alúmina 94.0%	Se utiliza en aplicaciones que requieren la adición de un recubrimiento metálico de manganeso y las siguientes propiedades: : Baja expansión térmica Constante dieléctrica Resistividad de alto volumen Resistente a productos químicos Resistente a la abrasión	Recubrimientos de cojinetes Sensor de presión tubo de electrones
Alúmina 92.0%	Se utiliza en aplicaciones que requieren que sea denso y no poroso.	embalaje eléctrico Medios de molienda

Alúmina endurecida con zirconio

La alúmina endurecida con zirconia (ZTA) es un tipo especial que combina polvo de alúmina con zirconia 10%–20% (óxido de zirconio, ZrO2).

Con zirconia incrustada en el compuesto de matriz de alúminaEl material resultante tendrá mayor resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Es mucho mejor que si estuviera hecho de polvo de alúmina de alta pureza.

Características que hicieron del polvo de alúmina un material viable

Cocción de cerámica Crédito de la foto: Viviane Okubo en Unsplash

Hasta ahora, hemos mencionado la calidad de la cerámica de alúmina. Entonces, ¿qué contiene el polvo de alúmina que la hace resistente al desgaste, la corrosión, las altas temperaturas y los productos químicos?

Densidad - El polvo de alúmina se muele nanométricamente para garantizar que su tamaño de grano esté entre 3 y 5 micras después de la cocción. Esto reduce la formación de huecos en la cerámica de alúmina, lo que resulta en una mayor densidad y, a su vez, en una superficie de desgaste óptima.
Resistencia a altas temperaturas – A diferencia del metal, el polvo de alúmina conserva sus propiedades a altas temperaturas. Puede soportar hasta 1650 °C en entornos oxidantes y reductores, y hasta 2000 °C en entornos de vacío.
Resistencia a la abrasión – El polvo de alúmina es duro por naturaleza, con una dureza de hra80-90 en la escala Rockwell. Por lo tanto, posee una alta resistencia a la abrasión, lo que garantiza que la cerámica de alúmina no se desgaste fácilmente.
Resistencia química – El polvo de alúmina es químicamente inerte, por lo que sustancias como los solventes no tendrán mucho efecto sobre la cerámica de alúmina.
Mecánico – El polvo de alúmina soporta tensiones y deformaciones gracias a su dureza inherente. Además, cuanto mayor sea la pureza del polvo de alúmina en la cerámica de alúmina, mejores serán sus características mecánicas.
Dieléctrico – El polvo de alúmina ayuda a la cerámica de alúmina a soportar voltaje electromagnético sin pérdidas dieléctricas. Esta característica lo hace ideal para la producción de materiales aislantes.
Térmica – Debido a que el polvo de alúmina puede adaptarse a altas temperaturas, tiene una alta resistencia a conductividad térmicaSe minimizará el efecto del choque térmico sobre la cerámica de alúmina.

Preguntas frecuentes

¿Es seguro utilizar polvo de alúmina?

Sí. El polvo de alúmina no representa un peligro inmediato para la salud ni la vida. Sin embargo, debe tener cuidado de no inhalarlo ni de entrar en contacto con los ojos o la piel. De lo contrario, podría causar problemas respiratorios e irritación ocular y cutánea, respectivamente.Puede leer más sobre ello en PubChem.)

Por lo tanto, para garantizar su seguridad, es mejor seguir las pautas de seguridad y usar el equipo de protección personal adecuado.

¿El polvo de alúmina es lo mismo que la cerámica de alúmina?

No. El polvo de alúmina (óxido de aluminio, Al2O3) es la sustancia de la que se fabrican las cerámicas de alúmina.

¿El polvo de alúmina es lo mismo que el polvo de aluminio?

No. Un factor que los distingue es su capacidad de reaccionar a los productos químicos. El polvo de alúmina posee una alta inercia química, lo que lo hace estable y resistente a la corrosión.

polvo de aluminioPor otro lado, está compuesto de aluminio metálico (Al), que se oxida al exponerse al aire. La capa oxidada forma una película de óxido que mejora su resistencia a la corrosión.

Conclusión

El polvo de alúmina es una sustancia flexible que se utiliza en diversas aplicaciones industriales. Cada aplicación se fabrica con un tipo y pureza específicos que garantizan el correcto funcionamiento de la cerámica de alúmina.

Por ejemplo, si fabrica material de laboratorio, utilizará un nivel de pureza de 99.0% o superior para lograr propiedades térmicas y químicas óptimas.