alumiinioksidijauhe

Alumiinioksidijauhe on välttämätön ydin- ja täyteaine nanokomposiiteissa, ja se toimii myös tärkeänä tukiaineena teollisissa katalysaattoreissa. Huokoinen hiilimusta on olennainen ainesosa kosmetiikkatuotteissa sen paksun koostumuksen ja epäpuhtauksia imevän kyvyn vuoksi, ja se toimii pohjana korundille, joka on jalokivien kiillotuksessa käytettävä hioma-aine.

Ominaisuudet

Alumiinijauhe syntyy kalsinoimalla alumiinihydroksidia korkeissa lämpötiloissa veden poistamiseksi ja alumiinioksidin tuottamiseksi, minkä jälkeen sitä jalostetaan edelleen eri muodoissa, joilla on erilaiset ominaisuudet ja sovellukset.

Alumiinioksidin koostumus voi vaihdella sen laadusta riippuen hienosta karkeaan, ja sen kemiallinen puhtaus ja pinta-ala vaihtelevat. Laatuja, joiden epäpuhtaustaso on hyvin alhainen, kutsutaan erittäin puhtaaksi alumiinioksidiksi (HPA), kun taas laatuja, joiden pinta-ala on erittäin suuri, kutsutaan rakeiseksi alumiinioksidiksi (GA), jonka puhtausluokka on alhaisempi.

Hienoja alumiinioksidipulvereita käytetään kiillotusyhdisteissä ja katalyyttien tukimateriaaleissa sekä täyteaineena muovien ja kumin tuotantoprosesseissa. Lisäksi erittäin puhdasta alumiinioksidia käytetään elektroniikkalaitteiden safiirialustojen valmistuksessa sekä metallipinnoitettuna käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa käytettävissä juotoskokoonpanoissa - lyhyesti sanottuna se on monikäyttöinen ja toimii erinomaisena sähköeristeenä.

Alumiinioksidia voidaan käyttää myös teollisuustuotteiden ja koneiden suojapinnoitteena, joka auttaa suojaamaan niitä kulumiselta. Ylivoimaisen kovuutensa ja lujuutensa ansiosta alumiinioksidi on ihanteellinen keraaminen eriste ja substraatti, ja sen lämpökapasiteetti ja korkea sulamispiste tekevät siitä hyödyllisen tulenkestävien tuotteiden valmistuksessa, joita käytetään esimerkiksi petrokemian jalostuksessa, sementin tuotannossa, jätteenpoltossa sekä raudan ja teräksen valmistuksessa. Alumiinioksidia voidaan jopa sekoittaa lasin kanssa lujuuden lisäämiseksi.

Sovellukset

Alumiinijauhetta käytetään monenlaisten teollisuustuotteiden, kuten keramiikan, metallurgian, elektroniikan ja katalyyttien valmistuksessa. Termisten, kemiallisten ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta alumiinioksidi on ihanteellinen materiaali tulenkestäviin materiaaleihin, hiomalaikoihin ja kulutusta kestäviin sovelluksiin sekä alhaisen kitkatasonsa ansiosta se soveltuu nanokomposiitteihin, joilla on bioyhteensopivuusvaatimuksia.

Korkean sulamispisteensä ja lämmönkestävyytensä ansiosta alumiinioksidia käytetään laajalti sähkölaitteiden ja puolijohteiden valmistuksessa. Lisäksi jäähdytyslevyissä sitä käytetään keskeisenä komponenttina elektroniikkakomponenteissa syntyvän lämmön haihduttamisessa, ja sen alhainen kitka ja eristävät ominaisuudet tekevät siitä erinomaisen materiaalivalinnan hankauksenestopinnoitteiden luomiseen.

Kalsinoitua alumiinioksidia käytetään laajalti petrokemian teollisuudessa keraamisten proppanttien valmistukseen, joita käytetään hydraulisen murtamisen aikana pitämään murtumia auki hydraulisen murtamisen (fracking) aikana, mikä helpottaa hiilivetyjen louhintaa maanalaisista esiintymistä.

Puhdasta (99%-alumiinioksidi) alumiinioksidia käytetään laajalti sellaisten koneiden ja laitteiden osien valmistukseen, joiden on kestettävä kulutusta ja eristettävä tehokkaasti melua ja säteilyä vastaan. Tämän materiaalin yleisiä käyttökohteita ovat akselit, laakerit, työntölevyt ja männät kemikaaleja käsittelevissä pumpuissa sekä laserkomponentit, sähköoptiset laitteet, virtausmittarit, anturit ja röntgenlaitteet.

Alumiinioksidia voidaan kuljettaa raskaiden kuormien kuljettamiseen erityisesti varustetuilla kuorma-autoilla tai perävaunuilla, rautateillä, rahtilaivoilla tai muilla keinoilla, jotka on suunniteltu kuljettamaan kuivia irtotavaroita, kuten alumiinia.

Valmistus

Alumiinioksidi on välttämätön materiaali monissa sovelluksissa, kuten hioma-aineissa, sintratuissa tuotteissa, plasmaruiskutusmateriaaleissa ja täyteaineissa. Lisäksi alumiinioksidia esiintyy myös yksikiteisinä, katalysaattorien tukiaineina ja fluoresoivina aineina. Esimerkiksi hiilivoimaloissa käytettävien keraamisien suodattimien on sisällettävä halkaisijaltaan 100 mikronin alumiinioksidipulveria. Savukaasujen kanavoinnissa käytettävät suodattimet edellyttävät optimaalisen käytön kannalta sylinterinmuotoista pulveria, jonka halkaisija on 100 mikronia.

Suurin osa alumiinioksidista tuotetaan Bayerin prosessissa, jossa raaka-aineena käytetään bauksiittia, joka on maametalli. Osa alumiinioksidista lähetetään edelleen alumiinisulattoihin, joissa se elektrolysoidaan alumiinimetalliksi; loput kalsinoidaan erilaisiksi keraamisiksi tuotteiksi, kuten eristeiksi, tulenkestäviksi aineiksi ja hioma-aineiksi sekä luu- ja hammasimplanteiksi, luu- ja hammasimplanteiksi sekä laboratoriotavaroiksi ja laboratoriouunien tulenkestäviksi vuorauksiksi.

Alumiinioksidi on hyödyke, eli sen hinta vaihtelee päivittäin kysynnän ja tarjonnan mukaan. Valmistajat seuraavat hintaa tarkasti, jotta he voivat mukauttaa tuotantokustannuksiaan sen mukaisesti, ja yleensä alumiini toimitetaan irtotavarana kuorma-autoilla tai junavaunuilla; kuljetusetäisyydestä ja -nopeudesta riippuen se voidaan toimittaa myös laivalla.

Testaus

Alumiinioksidi on yksi yleisimmin käytetyistä teknisistä keraameista. Alumiinioksidipulveri on ominaisuuksiensa ansiosta kovaa, kemiallisesti inerttiä ja stabiilia korkeissa lämpötiloissa, minkä vuoksi se sopii erinomaisesti kulutusta kestävien materiaalien ja tulenkestävien tuotteiden valmistukseen erilaisiin sovelluksiin. Alumiinioksidilla on myös eristys- ja sähköisiä ominaisuuksia; erittäin puhtaita laatuja voidaan jopa käyttää anodien ja katodien välisinä erottimina, jotta vältetään oikosulku näiden akkujen välillä.

Alumiinioksidi on myös olennainen raaka-aine mikrosirujen ja elektronisten laitteiden piikiekkojen valmistuksessa, ja se on olennainen ainesosa valodiodien (LED) valmistuksessa lämmönkestävyytensä, korkean kiehumis-/sulamispisteensä ja erinomaisten johtavuusominaisuuksiensa ansiosta.

Tässä keksinnössä kuvataan menetelmä alumiinioksidipulverinäytteen epäpuhtauksien mittaamiseksi. Tätä varten alumiinioksidinäyte altistetaan röntgensäteelle ja sen diffraktiokulma ja -intensiteetti rekisteröidään mittausta varten. Tämän jälkeen voidaan laskea sen hilavakio ja määrittää sen ja alumiinioksidipulverinäytteen epäpuhtauspitoisuuden välinen korrelaatio.