Perkenalan
Kami yakin bahwa bukan rahasia lagi bahwa aluminium oksida telah memperoleh popularitas yang sangat tinggi dalam industri keramik tingkat lanjut. Aluminium oksida dikenal luas karena kekerasan dan abrasivitasnya yang luar biasa, yang sering kali menjadikannya alternatif yang lebih murah daripada berlian industri. Menarik, bukan?
Artikel hari ini menyediakan analisis lengkap mengenai Aluminium Oksida, kualitas yang membuatnya menonjol, dan berbagai aplikasinya.
Karakteristik Aluminium Oksida
Aluminium Oksida adalah senyawa kristal tak berbau yang terbentuk dari kombinasi kimia Aluminium dan Oksigen. Senyawa ini berupa padatan putih dengan rumus kimia Al2O3, yang biasa disebut Alumina, Korundum, atau Aloksida. Senyawa ini sebagian besar ditemukan dalam bentuk bubuk dan bentuk alami; Aluminium (III) Oksida (Al2O3). Senyawa ini memiliki berbagai aplikasi dalam industri manufaktur, komersial, dan kimia karena kualitasnya yang luar biasa.
Aluminium Oksida dikenal karena sifat abrasifnya yang sangat baik dan kekerasannya yang luar biasa, dan hanya silikon karbida dan berlian yang memiliki kualitas lebih baik daripadanya. Faktanya, skala kekerasan baja Mohs menempatkan kekerasan Aluminium Oksida pada angka 9 yang mengesankan. Selain itu, karena adanya kristal Aluminium Oksida, ini merupakan bahan yang sangat cocok untuk memproduksi logam aluminium berkekuatan tinggi, oksida bahan keramik, bahan abrasif yang kuat, seperti amplas, dan bahkan sebagai pengganti batu permata berharga seperti Ruby, Sapphire, dll. Kekerasan ini juga membuatnya berguna dalam operasi pelapisan kasar.
Aluminium Oksida sebagian besar bersifat amfoterik dan memiliki titik leleh tinggi yaitu 2.072°C, sehingga menjadikannya bahan tahan api yang baik. Titik didihnya 2.977°C dan kepadatannya 3,99 g/cm³. Tidak larut dalam pelarut apa pun, termasuk air, memiliki indeks bias tinggi dan konduktivitas termal sekitar 30 Wm−1K−1. Ia juga memiliki kerentanan magnetik sebesar −37,0×10−6 cm³/mol.
Aluminium Oksida memiliki struktur trigonal oktahedral dan berat molekul 101,960 g·mol−1. Bentuk Al2O3 yang terjadi secara alami, seperti korundum dan bauksit, dapat digunakan dalam berbagai macam perusahaan teknik sebagai bahan penyerap atau bahkan agen pengering.
Meskipun Aluminium Oksida keras dan diberi nama oksida logam, bahan ini masih merupakan bahan keramik, sehingga berguna dalam industri keramik tingkat lanjut. Hal ini karena senyawa kristal padat yang terbentuk dengan bantuan oksigen ini dikenal sangat tahan terhadap korosi atau karat. Yang terpenting, senyawa ini menghasilkan lapisan tipis yang melekat kuat, sehingga tidak larut dalam pelarut apa pun yang digunakan.
Pemanfaatan Aluminium Oksida (Al2O3)
Penggunaan Aluminium Oksida sangat banyak, seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, beberapa diantaranya adalah:
-
Digunakan sebagai katalis dalam reaksi kimia
-
Digunakan untuk menghilangkan aliran gas dari air sambil memurnikan air.
-
Digunakan dalam produksi kaca.
-
Ia digunakan sebagai bahan abrasif yang sangat baik dalam amplas.
-
Lampu uap natrium memanfaatkan Alumina.
-
Substrat untuk sirkuit terpadu memanfaatkan aluminium oksida dalam bentuk isolator listrik.
-
Ia digunakan sebagai salah satu bahan dalam pembuatan produk kosmetik seperti tabir surya, cat kuku, lipstik, dan lain-lain.
-
Digunakan untuk melapisi peralatan dapur karena sifatnya yang tahan gores dan abrasif.
Produksi Aluminium Oksida
Aluminium, yang merupakan unsur utama aluminium, terdapat dalam bentuk laterit yang melimpah di dalam tanah, terutama tanah merah, karena merupakan unsur kedua terbanyak di bumi. logam yang melimpahContoh bagus dari bentuk laterit yang digunakan dalam produksi Aluminium Oksida adalah Bauksit, yang terdiri dari pengotor oksida besi, kuarsa, silikat, alumina 55%, boehmite (γ−AlO(OH), diaspore (α−AlO(OH) dan gibbsite (Al(OH)3).
Aluminium oksida terutama diproduksi melalui prosedur kimia sederhana yang dikenal sebagai Proses Bayer. Prosedur ini kemudian mencapai puncaknya dalam kalsinasi untuk akhirnya menghasilkan bubuk Aluminium Oksida. Sekarang, mari kita jelaskan bagaimana Proses Bayer ini berlangsung.
Pertama, bijih yang mengandung bauksit, pada suhu mencapai 175°C, dipecah menjadi larutan panas Natrium Hidroksida. Hal ini menyebabkan terbentuknya Natrium Aluminat. Kemudian dilanjutkan dengan tahap penyaringan Alumina. Alumina yang disaring biasanya berkualitas tinggi.
Tangki presipitator kemudian digunakan untuk mendinginkan larutan panas ini. Kristal Aluminium Hidroksida terbentuk secara bertahap saat larutan mendingin. Setelah itu, kristal yang baru terbentuk pada suhu tinggi sekitar 1.260°C dibawa untuk dibakar dalam tanur. Produk akhir di sini adalah bubuk Aluminium Oksida.
Sifat-sifat Aluminium Oksida
Ada beberapa kualitas yang menjadikan aluminium oksida sebagai material yang sangat penting bagi banyak sektor ekonomi dunia saat ini, termasuk:
-
Titik lelehnya tinggi, yakni 2.072°C.
-
Memiliki konduktivitas termal tinggi sebesar 30 Wm−1K−1.
-
Ia memiliki berat molekul 101,960 g·mol−1.
-
Ia mengalami reaksi netralisasi yang kuat dengan asam sulfat - Karena sifat amfoteriknya sebagai oksida logam, ia bertindak efektif sebagai basa dan asam.
-
Reaksi dengan asam klorida - Al2O3 bereaksi dengan asam seperti asam klorida encer dengan cara yang sama natrium magnesium oksida akan. Hal ini disebabkan oleh ion oksida di dalamnya. Misalnya, dalam kasus Asam Klorida (6HCl) yang diencerkan, Aluminium oksida (Al2O3) akan bereaksi dengan enam mol senyawa ini untuk menghasilkan larutan Aluminium Klorida (2AlCl3).
-
Massa jenisnya 3,99 g/cm³.
-
Titik didihnya tinggi, yaitu 2.977°C.
Skala Kekerasan Mohs
Skala kekerasan Mohs adalah skala non-linier yang dapat digunakan untuk mengukur sepuluh mineral yang tersedia secara umum seperti Alumina, Berlian, Silikon Karbida, dll., berdasarkan tingkat kekerasannya masing-masing, ketahanan terhadap goresan dari bahan yang lebih keras, dan tingkat abrasivitasnya dalam skala mulai dari 1 hingga 10. Skala ini disebut skala non-linier karena tidak ada persamaan antara nilai kekerasan relatif.
Kekerasan Mohs Alumina dapat ditentukan dari pengamatan jika tergores oleh mineral lain yang tingkat kekerasannya diketahui. Kekerasan Aluminium Oksida membuatnya memperoleh peringkat 9 yang mengesankan pada skala kekerasan mineral Mohs. Hanya Permata seperti Berlian, bahan keramik canggih seperti Silikon Karbida dan Boron Karbida yang terdaftar lebih tinggi daripada Aluminium Oksida.
Berlian berada di peringkat teratas dengan nilai 10 karena mampu menahan goresan dari mineral lain dengan nyaman. Skala Mohs baja berkisar antara 7,5 hingga 8 yang berarti, baja dapat menggores mineral yang lebih lunak seperti Topaz dan terak tembaga. Ini juga berarti baja dapat tergores oleh mineral yang lebih keras seperti Alumina dan Berlian.
Modulus Elastisitas Alumina
Ini adalah pengukuran elastisitas Alumina. Ini adalah rasio elastisitasnya dalam berbagai kuantitas dan derajat. Ini memberikan rincian lebih lanjut tentang kekuatan mekanis dan ketahanan Al2O3 terhadap deformasi. Metode peletisasi dan metode Tape Casting biasanya merupakan cara yang paling umum yang dapat Anda gunakan untuk menentukan modulus elastisitas Alumina. Cara Anda dapat membedakan kedua metode ini terutama berdasarkan keseragaman ketebalan wafer yang digunakan. Kedua metode tersebut melibatkan penggunaan pengepresan bubuk, kalsinasi, sintering, pembuatan pelet, dan pemotongannya menjadi wafer. Saat ini, 249 GPa adalah nilai rata-rata modulus elastisitas Al2O3 yang diketahui, sehubungan dengan densitasnya sebesar 3,99 g/cm³.
Kekerasan Keramik Alumina
Material keramik modern sangat diuntungkan oleh kekerasan Mohs Aluminium, karena memiliki permukaan yang sangat keras dan tahan gores. Keramik Alumina ini memiliki struktur kisi kristal yang teratur dan kaku serta terpasang rapat.
Kekuatan tekan yang tinggi, abrasivitas yang kuat, ketahanan terhadap korosi, keausan, dan sobekan adalah beberapa sifat mekanis yang sangat baik yang Anda nikmati dalam Keramik Alumina. Ini berarti keramik canggih ini dapat menahan beban berat tanpa mengubah struktur aslinya. Keramik ini dapat digunakan secara industri di bawah panas yang tinggi untuk membuat sistem konveyor dan pipa yang membutuhkan tingkat gesekan yang tinggi. Keramik ini juga memiliki sifat inert secara kimia, yang menjadikannya bahan yang baik untuk produksi peralatan laboratorium.
Kekerasan Aluminium Rockwell dan Uji Kekerasan Vickers adalah dua prosedur paling umum yang dapat Anda gunakan untuk mengukur kekerasan keramik Alumina. Anda dapat melakukan pengujian ini dengan menggunakan indenter pada permukaan material dan kemudian mengukur deformasi yang Anda lihat. Anda juga dapat memperoleh sifat mekanis keramik alumina dari hasil yang diperoleh dari pengujian ini.
Namun, karena sifat keramik Alumina yang rapuh terutama ketika diberikan gaya tekuk atau tegangan, ketangguhan dan daya tahannya dapat ditingkatkan oleh polimer dan logam tertentu dalam proses elektrokimia yang dikenal sebagai Anodisasi; sehingga meningkatkan efisiensinya.
Mutu Alumina
Aluminium Oksida tersedia dalam berbagai bentuk dan mutu karena berbagai proses industri yang tersedia. Beberapa mutu tersebut adalah:
-
Alumina putih yang menyatu
-
Alumina coklat yang dilebur
-
Alumina yang dikalsinasi
-
Alumina kelas reaktif
-
gelembung alumina
-
Alumina aktif
-
Alumina submikron.
Sifat dan aplikasi spesifik dikaitkan dengan berbagai jenis alumina ini.
Aplikasi Aluminium Oksida
Aluminium Oksida dapat digunakan di berbagai sektor di seluruh dunia. Kita akan melihat lebih dekat pada aplikasi utamanya, yang meliputi:
Industri Keramik Canggih
Kekerasan dan kekuatan aluminium oksida sangat berguna dalam industri keramik tingkat lanjut. Aluminium oksida digunakan dalam pembuatan insulasi tungku dan pelapis tungku. Selain juga digunakan sebagai alternatif murah untuk Berlian Industri, aluminium oksida banyak digunakan sebagai bahan abrasif yang baik. Kristal Aluminium Oksida merupakan bagian terbesar dari banyak amplas. Operasi penggilingan juga sangat diuntungkan oleh Al2O3 karena retensi panasnya yang rendah dan panas spesifiknya yang rendah.
Metalurgi
Logam aluminium memperoleh sifat abrasif dan kekerasannya dari Aluminium Oksida. Titik leleh dan indeks bias yang tinggi menjadikannya bahan tahan api yang baik untuk produksi logam aluminium. Penelitian terkini menyatakan bahwa pada tahun 2015, 80-90% Aluminium oksida yang diproduksi secara global digunakan dalam produksi logam aluminium setiap tahunnya.
Plastik dan Kosmetik
Industri plastik dan kosmetik tidak ketinggalan, karena mereka cenderung menggunakan Aluminium oksida sebagai penyaringnya. Hal ini dimungkinkan karena sifat inert dan warna putih senyawa tersebut.
Kaca
Aluminium Oksida merupakan komponen utama Kaca. Kemampuannya dalam menahan gores memastikan lapisan logam, kaca, dan peralatan optik terlindungi dengan baik.
Cat
Industri yang bergerak di bidang pembuatan cat menggunakan serpihan Aluminium Oksida untuk mendapatkan efek dekoratif reflektif.
Serat komposit
Bahan serat komersial memiliki kinerja tinggi karena kekerasan Aluminium Oksida. Al2O3 telah menjadikan produksi Nanofiber Alumina sebagai tren yang berkembang akhir-akhir ini.
Militer
Pelat Keramik Alumina merupakan komponen yang membuat pelindung tubuh militer menjadi antipeluru dan kedap suara. Pelat Keramik Alumina, produk dengan kekerasan Aluminium Oksida, terutama digunakan oleh militer dan seiring berjalannya waktu, pelat ini telah meningkatkan kualitas dan efisiensi militer.
Semikonduktor dan Elektronik
Papan sirkuit, semikonduktor, dielektrik kapasitas, dan elektronika daya umumnya menggunakan sifat isolasi Aluminium Oksida. Sifat isolasi listriknya membuatnya penting untuk papan sirkuit, semikonduktor, dan dielektrik kapasitor ini.
Obat
Kedokteran Modern berutang sebagian kemajuan teknologinya pada Aluminium Oksida. Kekerasan Aluminium Oksida telah ditemukan bersifat biokompatibel dengan perangkat medis, sendi dan tulang buatan, serta implan gigi.
Ukuran Pasar Global Aluminium Oksida
Pasar Aluminium Oksida tumbuh dengan sangat pesat. Pada tahun 2022, ukuran pasar diperkirakan mencapai $20 miliar. Saat ini, pasar ini berada pada Tingkat Pertumbuhan Tahunan Gabungan (CAGR) sebesar 7%, dan sebagai hasilnya diperkirakan akan mencapai $70 miliar dolar pada tahun 2030. Di GGSCeramics, kami menyediakan produk Aluminium Oksida berkinerja tinggi dengan kemurnian yang sangat tinggi dan kepadatan yang mengesankan untuk semua aplikasi Anda.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah aluminium oksida bersifat basa atau asam?
Aluminium oksida adalah oksida logam yang bersifat amfoterik. Artinya, ia dapat bertindak sebagai basa dan juga sebagai asam. Sifat zat yang bereaksi dengannya menentukan apakah ia akan bertindak sebagai basa atau asam.
Apa metode yang digunakan untuk menentukan Modulus Elastisitas Alumina?
Terdapat 2 metode yang digunakan, yaitu metode pelet dan metode pengecoran pita.
Cairan apa yang biasanya bereaksi terhadap aluminium?
Cairan seperti asam klorida encer, bromin cair, dan Aluminium Klorida adalah beberapa cairan yang pada suhu ruangan kemungkinan dapat bereaksi dengan Aluminium Oksida.
Kesimpulan
Dengan kemajuan pesat dalam teknologi modern dan industrialisasi, Aluminium Oksida menjadi pengubah permainan dan pemain kunci dalam berbagai sektor material. Kegunaannya dalam beberapa industri mulai dari produksi berbagai macam material keramik canggih, pemanfaatan dalam elektronika daya, kedokteran, dan banyak lainnya, menjadikannya sektor yang aman dan menarik untuk berinvestasi.