giriiş
Alüminyum oksidin ileri seramik endüstrisinde bu kadar popülerlik kazandığının artık gizli bir gerçek olmadığına inanıyoruz. Olağanüstü sertliği ve aşındırıcılığıyla yaygın olarak bilinir ve bu da onu genellikle endüstriyel elmasa göre daha ucuz bir alternatif haline getirir. İlginç, değil mi?
Bugünkü yazımızda Alüminyum Oksit'in detaylı bir analizini, onu öne çıkaran niteliklerini ve sayısız kullanım alanlarını ele alacağız.
Alüminyum Oksitin Özellikleri
Alüminyum Oksit, Alüminyum ve Oksijenin kimyasal birleşiminden oluşan kokusuz kristal bir bileşiktir. Kimyasal formülü Al2O3 olan beyaz katı bir bileşiktir ve yaygın olarak Alümina, Korindon veya Aloksit olarak adlandırılır. Çoğunlukla toz halinde ve doğal olarak oluşan bir formda bulunur; Alüminyum (III) Oksit (Al2O3). Üstün nitelikleri nedeniyle üretim, ticari ve kimya endüstrilerinde çeşitli uygulamalara sahiptir.
Alüminyum Oksit mükemmel aşındırıcılığı ve olağanüstü sertliğiyle bilinir ve sadece Silisyum Karbür ve Elmas takviyesi ondan daha iyi kalitededir. Aslında, çelik sertliğinin Mohs ölçeği Alüminyum Oksit için sertliği etkileyici bir 9'a yerleştirmiştir. Ayrıca, Alüminyum Oksit kristallerinin varlığı nedeniyle, yüksek mukavemetli alüminyum metalleri, oksit üretmek için çok uygun bir malzemedir seramik malzemeler, zımpara kağıdı gibi güçlü aşındırıcılar ve hatta yakut, safir vb. gibi değerli taşların yerine bile kullanılabilir. Bu sertlik onları aynı zamanda kaba taşlama işlemlerinde de kullanışlı hale getirir.
Alüminyum Oksit çoğunlukla amfoterik bir yapıya sahiptir ve 2.072°C'lik yüksek bir erime noktasına sahiptir, bu da onu iyi bir refrakter malzeme yapar. 2.977°C'lik bir kaynama noktasına ve 3,99g/cm³'lük bir yoğunluğa sahiptir. Su dahil olmak üzere herhangi bir çözücüde çözünmez, yüksek bir kırılma indisine ve yaklaşık 30 Wm−1K−1'lik bir termal iletkenliğe sahiptir. Ayrıca -37,0×10−6 cm³/mol'lük bir manyetik duyarlılığa sahiptir.
Alüminyum Oksit, oktahedral üçgen bir yapıya ve 101.960 g·mol−1'lik bir moleküler ağırlığa sahiptir. Korindon ve boksit gibi doğal olarak oluşan Al2O3 formları, çok çeşitli mühendislik firmalarında adsorban malzemeler veya hatta kurutucu maddeler olarak kullanılabilir.
Alüminyum Oksit'in sertliğine ve ona verilen metalik oksit ismine rağmen, hala büyük ölçüde bir seramik malzemedir ve bu da onu ileri seramik endüstrisinde kullanışlı hale getirir. Bunun nedeni, oksijen yardımıyla oluşan bu katı kristal bileşiğin korozyona veya paslanmaya karşı oldukça dirençli olduğu bilinmektedir. En önemlisi, sıkıca yapışmış ince bir tabaka üretir ve bu da içine yerleştirildiği her türlü çözücüde çözünmez hale getirir.
Alüminyum Oksit (Al2O3) Kullanımları
Alüminyum Oksit'in kullanım alanları çok fazladır, daha önce de belirttiğimiz gibi bunlardan bazıları şunlardır:
-
Kimyasal reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılır
-
Suyun arıtılması sırasında sudaki gaz akımlarının giderilmesinde kullanılır.
-
Cam üretiminde kullanılır.
-
Zımparalamada mükemmel aşındırıcı olarak kullanılır.
-
Sodyum buharlı lambalarda Alümina kullanılır.
-
Entegre devrelerin alt tabakalarında elektriksel yalıtkan olarak alüminyum oksit kullanılmaktadır.
-
Güneş kremi, oje, ruj gibi kozmetik ürünlerinin üretiminde kullanılan bileşenlerden biridir.
-
Çizilmeye ve aşınmaya karşı dayanıklılığı nedeniyle mutfak eşyalarının kaplanmasında kullanılır.
Alüminyum Oksit Üretimi
Ana bileşeni olan alüminyum, toprakta, özellikle kırmızı toprakta bol miktarda laterit olarak bulunur ve dünyanın en çok bulunan ikinci metalidir. bol miktarda metalAlüminyum Oksit üretiminde kullanılan bu laterit formunun iyi bir örneği, demir oksit safsızlıkları, kuvars, silikatlar, 55% alümina, böhmit (γ−AlO(OH), diyaspor (α−AlO(OH) ve gibsit (Al(OH)3) içeren boksittir.
Esas olarak Bayer Prosesi olarak bilinen basit bir kimyasal prosedürden üretilir. Bu prosedür daha sonra kalsinasyonla sonuçlanır ve sonunda Alüminyum Oksit tozu elde edilir. Şimdi, bu Bayer Prosesinin nasıl ortaya çıktığını açıklayalım.
İlk olarak, Boksit içeren cevher, 175°C'ye ulaşan sıcaklıklarda, sıcak bir Sodyum Hidroksit çözeltisine parçalanır. Bu, Sodyum Alüminat oluşumuna yol açar. Ardından bir Alümina filtrasyon aşaması gelir. Filtrelenen Alümina genellikle Yüksek kalitededir.
Daha sonra bu sıcak çözeltinin soğutulmasında bir çöktürücü tank kullanılır. Çözelti soğudukça Alüminyum Hidroksit Kristalleri kademeli olarak oluşur. Daha sonra, yaklaşık 1.260°C'lik yüksek sıcaklıklarda oluşan yeni kristaller bir fırında kalsinasyon için alınır. Buradaki son ürün Alüminyum Oksit tozudur.
Alüminyum Oksitin Özellikleri
Alüminyum oksidi bugün dünya ekonomisinin pek çok sektörü için çok önemli bir malzeme yapan birkaç özellik vardır, bunlardan bazıları şunlardır:
-
2.072°C'lik yüksek bir erime noktasına sahiptir.
-
30 Wm−1K−1 gibi yüksek bir ısı iletkenliğine sahiptir.
-
Molekül ağırlığı 101.960 g·mol−1'dir.
-
Sülfürik asitle kuvvetli bir nötralleşme reaksiyonuna girer - Metalik oksit olarak amfoterik yapısı nedeniyle hem baz hem de asit olarak etkili bir şekilde etki eder.
-
Hidroklorik asitle reaksiyon - Al2O3, seyreltik Hidroklorik asit gibi asitlerle aynı şekilde reaksiyona girer Sodyum magnezyum oksit olur. Bunun nedeni içlerindeki oksit iyonlarıdır. Örneğin, seyreltilmiş Hidroklorik asit (6HCl) durumunda, Alüminyum oksit (Al2O3) bu bileşiğin altı mol'üyle reaksiyona girerek Alüminyum Klorür çözeltisi (2AlCl3) verir.
-
Yoğunluğu 3,99g/cm³’tür.
-
2.977°C'lik yüksek bir kaynama noktasına sahiptir.
Mohs Sertlik Ölçeği
Mohs sertlik ölçeği, Alümina, Elmas, Silisyum Karbür vb. gibi kolayca bulunabilen on minerali, sertliklerine, daha sert malzemelerden kaynaklanan çizilmeye karşı dirençlerine ve aşındırıcılıklarına göre 1'den 10'a kadar değişen bir ölçekte ölçmek için kullanabileceğiniz keyfi bir doğrusal olmayan ölçektir. Göreceli sertlik değerleri arasında eşitlik olmadığından doğrusal olmayan bir ölçek olduğu söylenir.
Alümina Mohs sertliği, bilinen sertliğe sahip başka bir mineral tarafından çizilip çizilmediğine bakılarak belirlenebilir. Alüminyum Oksit sertliği, mineral sertliğinin Mohs ölçeğinde etkileyici bir 9 puan almasını sağlar. Sadece Elmas gibi Değerli Taşlar, Silisyum Karbür ve Bor Karbür gibi gelişmiş seramik malzemeler Alüminyum Oksitten daha yüksek listelenmiştir.
Elmas, diğer minerallerden kaynaklanan çizilmelere rahatça dayanabildiği için 10 puanla en üst sırada yer alıyor. Çeliğin Mohs ölçeği yaklaşık 7,5 ila 8 arasındadır, yani Topaz ve bakır cürufu gibi daha yumuşak mineralleri çizebilir. Bu ayrıca Alümina ve Elmas gibi daha sert mineraller tarafından çizilebileceği anlamına gelir.
Alümina Elastisite Modülü
Bu, Alüminanın elastikiyetinin ölçümüdür. Çeşitli miktar ve derecelerdeki elastikiyetinin oranıdır. Al2O3'ün mekanik mukavemeti ve deformasyona karşı direnci hakkında daha fazla ayrıntı verir. Peletleme yöntemi ve Bant Döküm yöntemleri genellikle Alümina elastikiyet modülünü belirlemek için kullanabileceğiniz en yaygın yollardır. Bu iki yöntemi ayırt edebilmenizin yolu esas olarak kullanılan gofretlerin kalınlığının tekdüzeliğidir. İki yöntem toz presleme, kalsinasyon, sinterleme, pelet yapma ve bunları gofretlere kesmeyi içerir. Şu anda, 3,99 g/cm³ yoğunluğuna göre Al2O3 elastikiyet modülünün bilinen ortalama değeri 249 GPa'dır.
Alümina Seramik Sertliği
Modern seramik malzemeler, etkileyici sertlik ve çizilmeye dayanıklı yüzeylere sahip oldukları için Alüminyum Mohs sertliğinden büyük ölçüde faydalanırlar. Bu Alümina Seramikler, sıkı bir şekilde oturtulmuş, iyi organize edilmiş ve sert bir kristal kafes yapısına sahiptir.
Yüksek basınç dayanımı, güçlü aşındırıcılık, korozyona, aşınmaya ve yıpranmaya karşı direnç, Alümina Seramiklerde keyfini çıkaracağınız mükemmel mekanik özelliklerden bazılarıdır. Bu, bu gelişmiş seramiklerin orijinal yapılarını değiştirmeden ağır yüklere dayanabileceği anlamına gelir. Yoğun ısı altında endüstriyel olarak, yüksek sürtünme seviyeleri gerektiren konveyör sistemleri ve borular yapmak için kullanılabilirler. Ayrıca, onu laboratuvar ekipmanlarının üretimi için sağlam bir malzeme yapan kimyasal olarak inert bir yapıya sahiptir.
Alüminyumun Rockwell Sertliği ve Vickers Sertlik Testi, Alümina seramiklerinin sertliğini ölçmek için kullanabileceğiniz en yaygın iki prosedürdür. Bu testi, malzemenin yüzeyinde bir girinti kullanarak ve ardından gördüğünüz deformasyonu ölçerek yapabilirsiniz. Ayrıca, bu testlerden elde edilen sonuçlardan alümina seramiklerinin mekanik özelliklerini de türetebilirsiniz.
Ancak Alümina seramiklerin özellikle eğilme kuvvetleri veya gerilim altında kırılgan bir yapıya sahip olması nedeniyle, elektrokimyasal bir işlem olan Anodizasyon işleminde bazı polimerler ve metaller kullanılarak toklukları ve dayanıklılıkları artırılabilir; böylece verimlilikleri artırılabilir.
Alümina Sınıfları
Alüminyum Oksit, mevcut çeşitli endüstriyel süreçler nedeniyle çeşitli formlarda ve derecelerde mevcuttur. Bu derecelerden bazıları şunlardır:
-
Erimiş beyaz alümina
-
Erimiş kahverengi alümina
-
Kalsine edilmiş alümina
-
Reaktif dereceli alümina
-
Kabarcık alümina
-
Aktifleştirilmiş alümina
-
Alt mikron alümina.
Bu çeşitli alümina sınıfları belirli özellikler ve uygulamalarla ilişkilidir.
Alüminyum Oksit Uygulamaları
Alüminyum Oksit küresel olarak çeşitli sektörlerde kullanılabilir. Başlıca uygulamalara yakından bakacağız, bunlar şunları içerir:
İleri Seramik Endüstrisi
Alüminyum oksit sertliği ve dayanıklılığı ileri seramik endüstrisinde çok faydalıdır. Fırın yalıtımı ve fırın astarları yapımında kullanılır. Endüstriyel Elmas'a ucuz bir alternatif olarak kullanılmasının yanı sıra, iyi bir aşındırıcı olarak yaygın olarak kullanılır. Alüminyum Oksit Kristalleri birçok zımpara kağıdının büyük kısmını oluşturur. Taşlama işlemleri de düşük ısı tutma ve düşük özgül ısısı nedeniyle Al2O3'ten büyük ölçüde faydalanır.
Metalurji
Alüminyum metal aşındırıcılığını ve sertliğini Alüminyum Oksit'ten alır. Yüksek erime noktası ve kırılma indeksi onu alüminyum metal üretimi için iyi bir refrakter malzeme yapar. Son araştırmalar, 2015 yılında küresel olarak üretilen Alüminyum oksitin 80-90%'sinin her yıl alüminyum metal üretiminde kullanıldığını belirtmiştir.
Plastikler ve Kozmetikler
Plastik ve kozmetik endüstrisi de geri kalmıyor, çünkü dolgu maddeleri olarak Alüminyum oksiti etkili bir şekilde kullanma eğilimindeler. Bu, bileşiğin inert yapısı ve beyazlığı sayesinde mümkün oluyor.
Bardak
Alüminyum Oksitler, Camın önemli bir bileşenidir. Çizilmeye karşı dayanıklılık yetenekleri, metal kaplamaların, camın ve optik ekipmanların iyi korunmasını sağlar.
Boyamak
Boya imalatı yapan endüstriler, yansıtıcı dekoratif efektler elde etmek için Alüminyum Oksit pullarını kullanırlar.
Kompozit elyaf
Ticari elyaf malzemeler yüksek performanslarını Alüminyum Oksit sertliğine borçludur. Al2O3, son zamanlarda Alümina Nanofiberlerin üretimini büyüyen bir trend haline getirmiştir.
Askeri
Alümina Seramik Plakalar, askeri vücut zırhının kurşun geçirmez ve sağlam olmasını sağlayan bileşenlerdir. Alüminyum Oksit sertliğinin bir ürünü olan Alümina Seramik amorlar, esas olarak askeriye tarafından kullanılır ve zamanla askeriyenin kalitesini ve verimliliğini büyük ölçüde geliştirmiştir.
Yarıiletkenler ve Elektronik
Devre kartları, yarı iletkenler, kapasite dielektrikleri ve güç elektroniği genellikle Alüminyum Oksit'in yalıtım özelliklerini kullanır. Elektriksel yalıtım özellikleri onu bu devre kartları, yarı iletkenler ve kapasitör dielektrikleri için vazgeçilmez kılar.
İlaç
Modern Tıp, teknolojik ilerlemelerinin bir kısmını Alüminyum Oksit'e borçludur. Alüminyum Oksit sertliğinin tıbbi cihazlar, yapay eklemler ve kemikler ve ayrıca diş implantları ile biyouyumlu olduğu bulunmuştur.
Alüminyum Oksit Küresel Pazar Boyutu
Alüminyum Oksit pazarı olağanüstü bir hızla büyüyor. 2022'de pazar büyüklüğünün $20 milyar olacağı tahmin ediliyordu. Şu anda Bileşik Yıllık Büyüme Oranı (CAGR) 7% ve bunun sonucunda 2030'a kadar $70 milyar dolara ulaşması öngörülüyor. GGSCeramics'te, tüm uygulamalarınız için çok yüksek saflıkta ve etkileyici yoğunlukta yüksek performanslı Alüminyum Oksit ürünleri sunuyoruz.
Sıkça Sorulan Sorular
Alüminyum oksit bazik midir yoksa asidik midir?
Alüminyum oksit amfoterik bir metal oksittir. Bu, hem baz hem de asit olarak davranabileceği anlamına gelir. Tepkimeye girdiği maddenin doğası, baz mı yoksa asit mi davranacağını belirler.
Alümina Elastisite Modülünü belirlemek için kullanılan yöntemler nelerdir?
Peletleme yöntemi ve bant döküm yöntemi olmak üzere 2 yöntem kullanılmaktadır.
Alüminyumla normalde hangi sıvılar tepkimeye girer?
Seyreltilmiş Hidroklorik asit, sıvı brom ve Alüminyum Klorür gibi sıvılar, oda sıcaklığında Alüminyum Oksit ile reaksiyona girebilecek sıvılardan bazılarıdır.
Çözüm
Modern teknoloji ve endüstrileşmedeki hızlı ilerlemelerle birlikte Alüminyum Oksit, çeşitli malzeme sektörlerinde oyunun kurallarını değiştiren ve kilit bir oyuncu haline geliyor. Çok çeşitli gelişmiş seramik malzemelerin üretiminden, güç elektroniği, tıp ve diğer birçok alanda kullanımlara kadar çeşitli endüstrilerdeki kullanışlılığı, onu yatırım yapmak için güvenli ve ilgi çekici bir sektör haline getiriyor.