timföldpor

Az alumínium-oxid por elengedhetetlen mag- és töltőanyag a nanokompozitokban, emellett az ipari katalizátorok fontos hordozóanyagaként is szolgál. A porózus korom sűrű állaga és szennyeződéseket megkötő képessége miatt a kozmetikai termékek elengedhetetlen alkotóeleme, ugyanakkor alapanyagként szolgál a korundhoz, amely drágakövek csiszolásához használt csiszolóanyag.

Jellemzők

Az alumínium-oxid port úgy állítják elő, hogy az alumínium-hidroxidot magas hőmérsékleten kalcinálják a víz eltávolítása és az alumínium-oxid előállítása érdekében, majd ezt tovább feldolgozzák, hogy különböző tulajdonságokkal és felhasználási területekkel rendelkező formákat állítsanak elő.

Minőségétől függően az alumínium-oxid textúrája finomtól durváig terjedhet, és különböző kémiai tisztasági fokozatokkal, valamint felületi területekkel rendelkezhet. A nagyon alacsony szennyeződésszintű minőségeket nagy tisztaságú alumínium-oxidnak (HPA) nevezik, míg a rendkívül nagy felületi területtel rendelkezőket – amelyek tisztasági fokozata alacsonyabb – szemcsés alumínium-oxidnak (GA) nevezik.

A finom alumínium-oxid porok megtalálhatók a polírozópasztákban és a katalizátor-hordozóanyagokban, valamint töltőanyagként is felhasználják őket a műanyag- és gumi-gyártási folyamatokban. Ezenkívül a nagy tisztaságú alumínium-oxidot elektronikus eszközökhöz szánt zafír hordozók gyártásához is használják, valamint fémbevonattal ellátva magas hőmérsékletű keményforrasztási szerelvényekben is alkalmazzák – röviden: sokféle felhasználási területen alkalmazható, és kiváló elektromos szigetelőként is szolgál.

Az alumínium-oxid ipari termékek és gépek védőbevonataként is felhasználható, segítve azok kopás elleni védelmét. Kiváló keménysége és szilárdsága miatt az alumínium-oxid ideális kerámia szigetelőanyagok és hordozók előállításához, míg hőkapacitása és magas olvadáspontja miatt hasznos tűzálló termékek gyártásában, amelyeket például a petrolkémiai feldolgozásban, a cementgyártásban, a hulladékégetésben, valamint a vas- és acélgyártásban alkalmaznak. Az alumínium-oxidot akár üveggel is keverhetik a szilárdság növelése érdekében.

Alkalmazások

Az alumínium-oxid port számos ipari termék gyártásához használják, például a kerámiaiparban, a kohászatban, az elektronikában és a katalizátorok előállításában. Termikai, kémiai és mechanikai tulajdonságai miatt az alumínium-oxid ideális anyag tűzálló anyagokhoz, csiszolókorongokhoz és kopásálló alkalmazásokhoz, valamint alacsony súrlódási értékeinek köszönhetően biokompatibilitási követelményekkel rendelkező nanokompozitokhoz is alkalmas.

Magas olvadáspontja és hőállósága miatt az alumínium-oxidot széles körben használják elektromos eszközök és félvezetők gyártásában. Ezenkívül a hűtőbordákban is kulcsfontosságú alkatrészként alkalmazzák az elektronikus alkatrészekben keletkező hő elvezetésére, alacsony súrlódási tényezője és szigetelő tulajdonságai pedig kiváló anyagválasztássá teszik kopásálló bevonatok készítéséhez.

A kalcinált alumínium-oxidot széles körben alkalmazzák a petrolkémiai iparban olyan kerámia töltőanyagok előállításához, amelyeket a hidraulikus repesztés (fracking) során használnak a repedések nyitva tartására, ezzel elősegítve a szénhidrogének kitermelését a föld alatti lelőhelyekből.

A tiszta (99% alumínium-oxid) alumínium-oxidot széles körben használják olyan gépek és berendezések alkatrészeinek gyártásához, amelyeknek kopásállónak kell lenniük, ugyanakkor hatékonyan kell szigetelniük a zajt és a sugárzást. Az anyag gyakori alkalmazási területei közé tartoznak a tengelyek, csapágyak, nyomóalátétek és dugattyúk a vegyi anyagokat szállító szivattyúkban, valamint a lézerkomponensek, az elektrooptikai eszközök, az áramlásmérő érzékelők és a röntgenberendezések.

Az alumínium-oxidot nehéz rakományok szállítására speciálisan felszerelt teherautókkal vagy pótkocsikkal, vasúton, teherhajóval vagy bármely más, az alumíniumhoz hasonló száraz ömlesztett áruk szállítására tervezett módon lehet szállítani.

Gyártás

Az alumínium-oxid számos alkalmazási területen elengedhetetlen anyag, például csiszolóanyagok, szinterelt termékek, plazmaszóró anyagok és töltőanyagok gyártásában. Ezen felül az alumínium-oxid egykristályok, katalizátorhordozók és fluoreszkáló anyagok formájában is előfordul. Az alumínium-oxid egyes felhasználási területei magas tisztaságot és szűk szemcseméret-eloszlást igényelnek, míg mások speciális alakzatokat; például a széntüzelésű erőművekben használt kerámia szűrőknek 100 mikron átmérőjű alumínium-oxid port kell tartalmazniuk, a füstgázcsatornákhoz pedig a leghatékonyabb működés érdekében henger alakú, 100 mikron átmérőjű porra van szükség.

Az alumínium-oxid nagy részét a Bayer-eljárással állítják elő, amelynek nyersanyagaként a bauxitot – egy földi ásványt – használják. A bauxitot a földből bányásszák ki, majd az alumínium-oxid-gyárakba szállítják, ahol vizes hidroxid-oldatokkal oldják fel és szűrik; az alumínium-oxid egy részét ezután alumínium-olvasztókba továbbítják, ahol elektrolízissel fém alumíniummá alakítják; a maradékot pedig kalcinálják, és különféle kerámiaipari termékek – például szigetelők, tűzálló anyagok és csiszolóanyagok –, valamint csontimplantátumok, csont- és fogászati implantátumok, továbbá laboratóriumi eszközök és laboratóriumi kemencék tűzálló bélésanyagai előállításához használják fel.

Az alumínium-oxid egy nyersanyag, vagyis az ára a kereslet és a kínálat függvényében naponta ingadozik. A gyártók szorosan figyelemmel kísérik ezt az árat, hogy a termelési költségeket ennek megfelelően tudják kiigazítani; a szállítást általában teherautóval vagy vasúti kocsival, ömlesztve végzik; a távolságtól és a szállításhoz szükséges sebességtől függően hajóval is szállíthatják.

Tesztelés

Az alumínium-oxid az egyik legszélesebb körben használt műszaki kerámia. Tulajdonságai révén kemény, kémiailag inert és magas hőmérsékleten is stabil; ezért az alumínium-oxid por ideális kopásálló anyagok és tűzálló termékek gyártásához különféle alkalmazásokhoz. Az alumínium-oxid szigetelő- és elektromos tulajdonságokkal is rendelkezik; a nagy tisztaságú változatok akár az anódok és katódok közötti elválasztóként is felhasználhatók, hogy elkerüljék a rövidzárlatot az akkumulátorok között.

Az alumínium-oxid a mikrochipekhez és elektronikus eszközökhöz szükséges szilíciumlemezek gyártásának is elengedhetetlen alapanyaga, ugyanakkor hőállósága, magas forrás- és olvadáspontja, valamint kiváló vezetőképessége miatt a fénykibocsátó diódák (LED-ek) gyártásának is nélkülözhetetlen alkotóeleme.

A jelen találmány egy alumínium-oxid-porminta szennyezőanyag-tartalmának mérésére szolgáló módszert ismertet. Ennek során az alumínium-oxid-mintát röntgensugárzásnak tesszük ki, majd a diffrakciós szögét és intenzitását rögzítjük a mérés céljából. Ezt követően kiszámítható a rácsállandója, és megállapítható a rácsállandó és az alumínium-oxid-porminta szennyezőanyag-tartalma közötti összefüggés.