سرامیک اکسید آلومینیوم و آلومینا

اکسید آلومینیوم (Al 2 O 3 ) ترکیبی از فلز آلومینیوم و اکسیژن است که به شکل ساختاری آلفا آلومینا استفاده می شود. معمولاً به عنوان آلومینا، یک سرامیک سفید با سختی بالا شناخته می شود. آلومینا کاملاً متراکم می تواند شفاف باشد. اکسید آلومینیوم و سرامیک آلومینا دارای ویژگی های سایش عالی، مقاومت شیمیایی، مقاومت فشاری، خواص دمای بالا و استحکام دی الکتریک هستند. آنها به دلیل تطبیق پذیری و هزینه کم بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. اشکال اصلی آن مقاومت نسبتا ضعیف در برابر شوک حرارتی به دلیل ضرایب انبساط حرارتی بالاتر و هدایت حرارتی کمتر (در مقایسه با سایر مواد سرامیکی خالص) است.

انواع سرامیک های اکسید آلومینیوم و آلومینا

به عنوان مثال می توان از آلومینات کلسیم، یاقوت کبود و آلومینا زیرکونیا نام برد.

آلومینات کلسیم (CaAlO 3 ) یک سرامیک آلومیناتی است که در سیمان ها و اشکال نسوز و همچنین افزودن سرباره مصنوعی برای عملیات متالورژی استفاده می شود.  

یاقوت کبود نوعی اکسید آلومینیوم با خلوص بالا و چگالی بالا و تک کریستالی است که ممکن است حاوی کرومیا، تیتانیا، ایتریا یا سایر مواد ناخالص باشد. یاقوت کبود معمولاً شفاف یا نیمه شفاف است. 

آلومینا سخت شده با زیرکونیا (ZTA) و سایر سرامیک های زیرکونیا-آلومینا اغلب در کاربردهای سایش به عنوان یک محلول میانی بین آلومینا و زیرکونیا استفاده می شود. ZTA در مقایسه با سرامیک های خالص یا زیرکونیای بالا، چقرمگی شکست را نسبت به آلومینا با هزینه کمتری ارائه می دهد.

گریدهای تجاری آلومینا

درجات تجاری مختلفی از آلومینا وجود دارد. به عنوان مثال می توان به درجه ذوب، کلسینه، سودای کم، واکنش پذیر، جدولی، ذوب شده و با خلوص بالا اشاره کرد.

• آلومینا ذوب در ساخت فلز آلومینیوم، به طور معمول در بستر سیال یا کلسینرهای فلش مایع استفاده می شود.

• آلومینا کلسینه شده ممکن است از کاتالیزورهای معدنی استفاده کند و حاوی اکسید سدیم به عنوان ناخالصی اصلی باشد. آنها عملکرد دیرگدازهای شکل دار و یکپارچه را بهبود می بخشند.

• آلومینای کم سودا عمدتاً در قطعات الکتریکی و الکترونیکی استفاده می شود.

• آلومینا واکنشی دارای خلوص نسبتا بالا و اندازه کریستال کوچک است. در تولید دیرگدازهای با کارایی بالا که نیاز به بسته بندی ذرات مشخص و ویژگی های قرارگیری ثابت دارند استفاده می شود.

• آلومینا جدولی آلفا آلومینای متبلور یا متخلخل است. در نسوزهای شکل دار و بی شکل برای کاربردهای فولاد، سیمان، ریخته گری، شیشه، پتروشیمی و زباله سوز استفاده می شود. کاربردهای غیر نسوز آلومینا جدولی شامل استفاده از آن در مبلمان کوره و فیلتراسیون فلز می باشد.

• آلومینا ذوب شده در کوره های قوس الکتریکی ساخته می شود. سپس توده ذوب شده خرد شده و اندازه می شود تا نیازهای کاربرد را برآورده کند.

• آلومینا با خلوص بالا در ساخت سنگ های قیمتی مصنوعی، اجزای لیزری و پنجره های ابزار استفاده می شود.

برنامه های کاربردی

بسته به خلوص و چگالی، آلومینا برای موارد زیر استفاده می شود:

• ساینده ها

• تجهیزات آزمایشگاهی تحلیلی

• بوته ها

• سیمان های نسوز

• لوله های نسوز

• اجزای پوشیدن

به طور معمول، این ساینده های آلومینا در سند بلاست، پرداخت و آماده سازی سطح استفاده می شود. به عنوان مثال، پودر سنگ ریزه اکسید آلومینیوم برای تمیز کردن سر موتور، سوپاپ ها، پیستون ها و پره های توربین استفاده می شود. دانه های ساینده اکسید آلومینیوم نیز در عملیات فلزکاری، آبکاری و جوشکاری استفاده می شود.

مراجع

آلتماتیس - آلومینای واکنشی و کلسینه شده

ریچارد بیکر هریسون – آلومینا ذوب شده

globalspec