Al2O3
Allumina

Indice

Proprietà chimiche

Sono note due modifiche dell’allumina. La forma α forma cristalli di elevata durezza. Questa modifica è presente nel corindone minerale ed è necessaria per la produzione di abrasivi. Non è solubile in acqua, né in acidi o alcali. La durezza secondo Mohs è di 9 a 9,5.

La forma γ forma una polvere bianca che attrae l’acqua ed è igroscopica e si dissolve in acidi e alcali. Questa forma è anche conosciuta come allumina, un’importante materia prima per la produzione di ceramica e alluminio. La γ allumina ha una superficie molto ampia in modo che, ad esempio, si possano applicare dei coloranti. Se riscaldata con forza, la forma γ si trasforma nella forma α.

Produzione

L’industria estrae l’ossido di alluminio dalla bauxite, che è un prodotto intermedio nell’estrazione dell’alluminio. L’anodizzazione dell’alluminio produce un sottile strato di ossido di alluminio che protegge il metallo dalla corrosione.

Quando la polvere di alluminio viene bruciata nell’aria, oltre all’ossido di alluminio viene prodotto anche il nitruro di alluminio AlN attraverso una reazione con l’azoto. Per l’estrazione in laboratorio, la polvere di alluminio dovrebbe essere bruciata in ossigeno puro. Tuttavia, questa reazione è molto violenta. Questo è uno dei motivi per cui non è adatto alla produzione di ossido di alluminio su scala industriale: la produzione di alluminio è molto complessa e costosa.

Al2O33 è commercializzato con la denominazione electrocorundum (ELK) come corindone bianco, corindone semiprezioso e corindone normale. Viene prodotto in un forno elettrico a circa 2.000 °C. Il panello fuso risultante viene frantumato e vagliato secondo le dimensioni dei grani specificate nella norma DIN.

Uso

α L’allumina è utilizzata nell’industria orologiera per la produzione di cuscinetti. Grazie alla sua elevata durezza è un importante abrasivo e lucidante. A causa della sua elevata refrattarietà, è necessaria per i rivestimenti dei forni e per le attrezzature di laboratorio. Nelle candele di accensione viene utilizzato come isolante. Anche l’uso della ceramica in ossido di alluminio è molto diffuso: Si ottengono per pressatura e successivo riscaldamento a oltre 1500 °C.

Sono utilizzati, ad esempio, nei componenti elettronici, nella blindatura dei veicoli, nei dispositivi di taglio, nelle sfere di macinazione per mulini a sfere o nei crogioli. La γ allumina è necessaria per i catalizzatori, in cromatografia o come adsorbente.

Recentemente, la ceramica Al2O3 è stata utilizzata anche per l’armatura dei veicoli. Le piastrelle di ceramica sono incollate su un tessuto in aramide o Dyneema. Questo tipo di armatura raggiunge il doppio dell’effetto protettivo dell’acciaio per armature a parità di peso per unità di superficie. La ceramica frammenta il proiettile, le fibre aramidiche catturano i frammenti.

Ingegneria elettrica

Nell’ingegneria elettrica, la ceramica di allumina viene utilizzata come dielettrico a causa del suo basso fattore di perdita dielettrica. Il principale campo di applicazione è la realizzazione di linee a nastro e condensatori in tecnologia ad alta frequenza. Le piastre in ceramica di allumina servono anche come substrati per la tecnologia a film spesso, la tecnologia a film sottile e per le resistenze di misura della temperatura del platino (vedi PT100). La buona metallizzabilità di questa ceramica permette anche la saldatura diretta di componenti elettronici come resistenze o LED. La ceramica funziona anche come dissipatore di calore. Questi sistemi elettronici in ceramica sono efficaci quanto i sistemi contenenti dissipatori di calore metallici. Gli ossidi di alluminio vengono utilizzati anche per la produzione di corpi di fusibili.

Candele di accensione

L’elevata rigidità dielettrica e la temperatura massima di esercizio fino a 1900 °C rendono l’ossido di alluminio l’isolante ideale per le candele di accensione.

Protezione dalla corrosione

Nell’impiantistica e nell’ingegneria meccanica, la ceramica in ossido di alluminio viene utilizzata in particolare per la protezione contro l’usura e la corrosione. Ad esempio, i canali di trasporto e gli scivoli, i mulini a tamburo e i miscelatori sono rivestiti con piastrelle in ceramica ad alte prestazioni per aumentare la durata degli impianti. La resistenza alla corrosione delle superfici di vetro può essere notevolmente aumentata da un rivestimento di ossido di alluminio.

Ceramica

Gli ugelli in ossido di alluminio si sono dimostrati efficaci anche nella saldatura al plasma. Grazie alle loro buone proprietà tribologiche, componenti come dischi di tenuta e di regolazione, boccole e alberi per cuscinetti, guidafili nell’industria tessile, nonché sfere e coppe per articolazioni dell’anca e coppe per endoprotesi si sono rivelati particolarmente efficaci. Innovativo è anche l’uso di mozzi in ceramica nella pista di avvicinamento dei salti con gli sci.

I più recenti processi di sinterizzazione rendono possibile l’utilizzo dell’ossido di alluminio per la produzione di vetroceramica in scala nanometrica estremamente solida, ad esempio per i cristalli degli orologi da polso.