Al2O3
Alúmina

Propiedades químicas

Se conocen dos modificaciones de la alúmina. La forma α forma cristales de alta dureza. Esta modificación está presente en el corindón mineral y es necesaria para la producción de abrasivos. No es soluble en agua ni en ácidos o álcalis. La dureza según Mohs es de 9 a 9,5.

La forma γ forma un polvo blanco que atrae el agua y es higroscópico y se disuelve en ácidos y álcalis. Esta forma también se conoce como alúmina, una importante materia prima para la producción de cerámica y aluminio. La alúmina de γ tiene una superficie muy grande para que, por ejemplo, se puedan aplicar tintes. Cuando se calienta fuertemente, el formulario γ se convierte en el formulario α.

Producción

La industria extrae el óxido de aluminio de la bauxita, que es un producto intermedio en la extracción de aluminio. La anodización del aluminio produce una fina capa de óxido de aluminio, que protege el metal de la corrosión.

Cuando el polvo de aluminio se quema en el aire, el nitruro de aluminio AlN se produce además del óxido de aluminio mediante una reacción con el nitrógeno. Para la extracción en el laboratorio, el polvo de aluminio tendría que ser quemado en oxígeno puro. Sin embargo, esta reacción es muy violenta. Esta es una de las razones por las que no es adecuado para la producción de óxido de aluminio a escala industrial: la producción de aluminio es muy compleja y costosa.

Al2O3 se comercializa bajo la designación de electrocorindón (ELK) como corindón blanco, corindón semiprecioso y corindón normal. Se produce en un horno eléctrico a unos 2.000 °C. La torta de fusión resultante se tritura y se tamiza según los tamaños de grano especificados en la DIN.

Use

α La alúmina se utiliza en la industria relojera para la producción de rodamientos. Debido a su alta dureza es un importante agente abrasivo y de pulido. Debido a su alta refractariedad, se requiere para los revestimientos de los hornos y el equipo de laboratorio. En las bujías se utiliza como aislante. El uso de cerámica de óxido de aluminio también está muy extendido: Se obtienen mediante el prensado y posterior calentamiento a más de 1500 °C.

Se utilizan, por ejemplo, en componentes electrónicos, en el blindaje de vehículos, en dispositivos de corte, en bolas de molienda para molinos de bolas o en crisoles. γ la alúmina es necesaria para los catalizadores, en la cromatografía o como adsorbente.

Recientemente, la cerámica de Al2O3 también se ha utilizado en el blindaje de vehículos. Los azulejos de cerámica están adheridos a una tela de aramida o Dyneema. Este tipo de armadura logra el doble de efecto protector del acero de la armadura para el mismo peso por unidad de superficie. La cerámica fragmenta la bala, las fibras de aramida luego atrapan los fragmentos.

Electrical engineering

En la ingeniería eléctrica, la cerámica de alúmina se utiliza como dieléctrico debido a su bajo factor de pérdida dieléctrica. La principal esfera de aplicación es la realización de líneas de banda y condensadores en la tecnología de alta frecuencia. Las placas de cerámica de alúmina también sirven como sustratos para la tecnología de película gruesa, la tecnología de película fina y para las resistencias de medición de temperatura de platino (véase PT100). La buena metalización de esta cerámica también permite la soldadura directa de componentes electrónicos como resistencias o LEDs. La cerámica también funciona como un disipador de calor. Estos sistemas electrónicos de cerámica son tan efectivos como los sistemas que contienen disipadores de calor metálicos. Los óxidos de aluminio también se utilizan para fabricar cuerpos de fusibles.

Spark plugs

La elevada rigidez dieléctrica y la temperatura máxima de funcionamiento de hasta 1900 °C hacen del óxido de aluminio el aislante ideal para las bujías.

Corrosion protection

En la ingeniería mecánica y de plantas, la cerámica de óxido de aluminio se utiliza en particular para la protección contra el desgaste y la corrosión. Por ejemplo, los canales y rampas de transporte, los molinos de tambor y las mezcladoras están revestidos con baldosas de cerámica de alto rendimiento para aumentar la vida útil de las plantas. La resistencia a la corrosión de las superficies de vidrio puede aumentar significativamente por una capa de óxido de aluminio.

Cerámica

Las boquillas de óxido de aluminio también han demostrado ser eficaces en la soldadura por plasma. Debido a sus buenas propiedades tribológicas, componentes como discos de sellado y regulación, casquillos y ejes de cojinetes, guías de hilo en la industria textil, así como bolas y copas de articulación de cadera en las endoprótesis han demostrado ser particularmente exitosos. El uso de nudos de cerámica en la pista de aproximación de los saltos de esquí también es innovador.

Los últimos procesos de sinterización permiten utilizar el óxido de aluminio para producir cerámicas de vidrio a escala nanométrica extremadamente sólidas, por ejemplo, para cristales de relojes de pulsera.