Guia completo para cerâmica de alumina

Introdução

Você tem curiosidade sobre a alumina e por que ela é tão importante? O óxido de alumínio (alumina) pode ser encontrado em diferentes fases cristalinas. É um material durável e conhecido por sua resistência à abrasão e ao calor. Então, a alumina é uma cerâmica? Sim, e sua versatilidade a torna importante para diversos campos.

Propriedades da Cerâmica de Alumina

Vamos passar para as propriedades que o tornam especial em cerâmicas avançadas:

Tipos e graus de alumina

Alumina Al₂O₃ ou óxido de alumínio é um material versátil com grande potencial no mundo comercial. Deve ser surpreendente para você que suas diferentes características ou aplicações dependam de sua qualidade e tipo. É preciso entender:

Tipos de Alumina:

Então, os tipos mais comuns de Alumina estão aqui:

• Fundição: Como o nome sugere, o alumínio metálico é produzido com alumina metalúrgica ou de grau de fundição. É fabricado a partir de hidróxido de alumínio em calcinadores de flash fluido ou leitos fluidizados.

• Baixo teor de refrigerante: Em muitas aplicações, especialmente nas indústrias eletrônica e elétrica, a presença de baixos níveis de soda no óxido de alumínio é necessária. Isso ocorre porque a alumina com baixo teor de soda contribui para o desempenho positivo e mais confiável de determinadas peças e produtos.

• Reativo: A alumina reativa é um tipo único de cerâmica avançada. Possui um nível de pureza muito bom e cristais de tamanho reduzido, adequados para uso em diversas aplicações. Esta alumina é adequada para casos em que se exige um material com alta estabilidade térmica, alta resistência mecânica, resistência química e ao desgaste.

• Tabular: A melhor parte deste tipo é que esta α-alumina sinterizada ou recristalizada inclui cristais de coríndon grandes e achatados. Começa com o processo de prensagem, extrusão ou peletização da alumina calcinada em várias formas. Esferas de alumina sinterizada são úteis para diversas aplicações, incluindo o uso em leitos catalíticos.

• Fundido: Bem, neste procedimento, a alumina é produzida em fornos elétricos a arco quando uma corrente flui entre eletrodos verticais de carbono. O calor gerado então funde o óxido de alumínio. Em seguida, produz-se um material com baixa permeabilidade, alta refratariedade e alta densidade. São ideais para uso em refratários e abrasivos.

• Alumina temperada com zircônia (ZTA): Adicionando 10-20% de óxido de zircônio ao óxido de alumínio, obtém-se alumina temperada com zircônia. Este material se caracteriza por alta resistência ao desgaste, resistência mecânica, dureza e capacidade de suportar tensões mecânicas severas, sendo ideal para uso na maioria das aplicações.

Graus de Alumina

Agora, abaixo estão os graus de alumina que dependem do teor de Al2O3:

Alta pureza (99% e superior)

• Cerâmicas de alta pureza, geralmente com 99% ou mais de alumina, são a escolha preferida para condições adversas. Além disso, são adequadas para uso nas indústrias química, farmacêutica, médica e eletrônica.

Pureza de médio alcance (95%-98%)

• Cerâmicas de médio porte são uma opção flexível que oferece um equilíbrio entre preço e funcionalidade. Oferecem alta resistência ao desgaste, estabilidade térmica e durabilidade suficiente para uma ampla gama de aplicações industriais. São ideais para uso em ferramentas de corte, vedações de bombas, bicos industriais, etc.

• Adivinhe? Elas são uma opção econômica para muitas aplicações devido ao seu preço ligeiramente mais baixo em comparação com a alumina de alta pureza.

Pureza inferior (85%-94%)

• Materiais de menor pureza são criados para uso em indústrias sensíveis a custos que exigem desempenho consistente. Outros materiais, como sílica ou óxido de cálcio, são frequentemente incluídos. Eles reduzem o custo total, mantendo níveis razoáveis de durabilidade e resistência ao calor.

• Algumas aplicações comuns incluem revestimentos resistentes ao desgaste, componentes estruturais e peças básicas de máquinas industriais.

Fabricação e Processamento

Não sabe como a cerâmica de alumina é fabricada? Agora, vou contar o processo. A alumina é frequentemente conhecida como óxido de alumínio, como mencionei anteriormente. É uma substância química composta por moléculas de alumínio e oxigênio (Al2O3).

A alumina é normalmente um pó branco que se assemelha ao sal de cozinha ou ao açúcar granulado após ser processado a partir da bauxita.

O processo Bayer:

Aí vem o Processo Bayer que tem as quatro etapas seguintes:

• Inicialmente, a bauxita é triturada, limpa e seca antes de ser imersa em soda cáustica em altas temperaturas.

• A mistura é então filtrada para eliminar as impurezas, às vezes conhecidas como "lama vermelha", que devem ser descartadas com cuidado. O excesso de solução de alumina é transferido para precipitadores, que são tanques altos.

• Após o resfriamento da solução quente, sementes de hidróxido de alumínio são adicionadas ao tanque precipitador. As sementes produzem cristais sólidos de hidróxido de alumínio que precipitam. O hidróxido de alumínio afunda no fundo do tanque e é evacuado.

• Em seguida, o hidróxido de alumínio é limpo de qualquer resíduo de soda cáustica e reaquecido para eliminar o excesso de água. Após esse procedimento, a alumina (óxido de alumínio) se apresenta como um pó branco fino. Sua aparência é idêntica à do açúcar usado na panificação, mas é forte o suficiente para estilhaçar um vidro.

Usos industriais da alumina

De acordo com minha pesquisa, a alumina é comumente usada como aditivo em plásticos. A substância também é comumente usada como abrasivo e é um substituto acessível para diamantes industriais. Flocos de óxido de alumínio causam efeitos refletivos na pintura automotiva.

A aplicação mais abrangente da alumina é em refinarias. Nas refinarias, o complexo de óxido de alumínio é usado para transformar gases residuais perigosos de sulfeto de hidrogênio em enxofre elementar. Deixe-me dizer uma coisa: há uma longa lista de refinarias de alumina no mundo.

Principais métodos para usinagem de cerâmica de alumina

Você deve estar pensando em como funcionam os métodos de usinagem de cerâmica de alumina, certo? Eu também pesquisei bastante sobre isso. Aqui estão minhas descobertas:

• Retificação de diamante: Um método popular de usinagem para alumina totalmente sinterizada é a retificação com diamante. Ferramentas abrasivas de diamante são usadas para retificar cerâmicas extremamente duras, eliminando gradualmente o material para criar formas complexas com tolerâncias rígidas.

• Usinagem a laser: Feixes de laser de alta energia são usados na usinagem a laser, um processo sem contato, para fundir materiais. O feixe de laser vaporiza o material cerâmico ao longo do percurso da ferramenta. Ele produz seções finas, pequenos furos e padrões complexos em cerâmicas de alumina.

• Usinagem por descarga elétrica (EDM): A eletroerosão funciona bem com alumina condutiva e cerâmicas tratadas com um revestimento condutor. Este método deteriora a alumina condutiva em um fluido dielétrico, aplicando descargas elétricas para produzir formas complexas e pequenos detalhes.

• Usinagem Ultrassônica (USM): Este processo inclui a degradação da substância cerâmica de alumina usando vibrações ultrassônicas e uma pasta abrasiva. A USM é perfeita para usinagem de cerâmicas, pois apresenta baixo estresse térmico e mecânico.

• Usinagem Verde: A usinagem verde é um processo robusto que utiliza equipamentos de usinagem tradicionais, como fresadoras ou tornos. Ela ajuda a moldar cerâmicas de alumina mais leves em sua condição verde (sem queima) antes da sinterização. O resultado são maiores taxas de remoção de material e menores taxas de usinagem do que as cerâmicas totalmente sinterizadas.

• Corte por jato de água: Este é um método avançado que utiliza um jato de água de alta pressão juntamente com substâncias abrasivas. Ele divide cerâmicas de alumina e formas complexas. Os maquinistas usam água de alta pressão bombeada por um bico contendo materiais abrasivos para cortar geometrias complexas em cerâmicas espessas.

Placa de Alumina

Tenho certeza de que você concordará comigo, a Advanced Ceramic Materials (ACM) fornece placas de alumina de qualidade superior. Elas são produzidas a partir de cerâmica de óxido de alumínio (Al2O3)Em altas temperaturas, as placas de cerâmica de alumina apresentam maior resistência e dureza. Possuem alto isolamento elétrico, resistência ao desgaste, resistência química e resistência ao calor.

Aplicação de Cerâmica de Alumina

Quer saber mais sobre as aplicações da cerâmica de alumina avançada? Estou compartilhando isso porque realmente acredito que pode ajudar você:

• Cerâmicas de alumina são frequentemente utilizadas em impulsores de bombas resistentes a ácidos, corpos de bombas, revestimentos de tubulações que transportam ácido e válvulas. Isso se deve à sua excepcional estabilidade química.

• Devido à sua dureza severa e resistência ao desgaste, as cerâmicas de óxido de alumínio são usadas para fazer peças têxteis e facas.

• O óxido de alumínio é o grão abrasivo mais utilizado nas indústrias de marcenaria e metalurgia.

• Materiais cerâmicos de alumina são usados para fazer velas de ignição, que são importantes em muitos tipos diferentes de motores.

• Cerâmicas de alumina transparentes são usadas para fazer lâmpadas de sódio de alta pressão e materiais de janelas com detecção de infravermelho.

• Cerâmicas de alumina, que contêm mais de 95% de alumina, podem ser usadas como excelentes isolantes elétricos. Além disso, apresentam baixa perda dielétrica, o que as torna úteis para uma variedade de aparelhos elétricos e eletrônicos.

• Cerâmicas de alumina também são usadas em anéis de vedação, implantes médicos, tubos de termopares, tubos de laser e blindagem balística.

• Outros usos importantes da cerâmica de alumina são substratos eletrônicos, isolantes elétricos, meios de moagem e peças de desgaste.

Diferença entre alumínio e alumina:

Algumas pessoas confundem alumínio e alumina, mas eles apresentam algumas diferenças. O símbolo químico do alumínio é Al. É um elemento químico com número atômico 13. Já a alumina é um composto químico com a fórmula Al2O3.

Outra grande diferença entre eles é que o alumínio é um bom condutor elétrico, enquanto a alumina é um isolante elétrico. Além disso, o alumínio é altamente reativo com oxigênio, ácidos ou bases. Por outro lado, a alumina não é muito reativa.

Conclusão

Cerâmicas de alumina – você não as achou impressionantes? Embora possuam características como incrível resistência e resistência ao calor, elas abrangem uma vasta gama de aplicações e indústrias, e é exatamente por isso que são tão versáteis.