آلومینا | اکسید آلومینیوم

رایکا صنعت افرند > آلومینا | اکسید آلومینیوم

پودر اکسید آلومینیوم (آلومینا)

اکسید آلومینیوم از خانواده ترکیبات غیرآلی با فرمول شیمیایی  Al2O3است. این ماده، یک اکسید آمفوتر مهم است و نام‌های تجاری متنوعی مانند آلومینا، کوراندوم و غیره دارد. کوراندوم عمده‌ترین شکل کریستالی پایدار اکسید آلومینیوم از نظر ترمودینامیکی است که به‌صورت Al2O3-α نمایش داده می‌شود و از مهم‌ترین مواد خام سرامیکی به حساب می‌آید. نام‌های تجاری متنوع اکسید آلومینیوم نشان‌دهنده گستره وسیع کاربرد این ماده در صنعت است. آلومینا همچنین به صورت فازهای دیگر نیز وجود دارد که آن‌ها را براساس حروف یونانی نام‌گذاری می‌کنند. این فازهای میانی عبارتند از θ, γ, ρ ، α , χ, η که هرکدام دارای ساختار کریستالی و ویژگی‌های منحصربه‌فرد هستند. این فازهای میانی ناپایدار، آلومینای فعال نامیده می‌شوند که پس از حرارت‌دهی آلومینا و تشکیل این فازها، درنهایت فاز پایدار α تشکیل می‌شود.

ساختار کریستالی کوراندوم، بر پایه یون‌‌های آلومینیوم است که با عدد همسایگی 6 توسط یون‌های اکسیژن احاطه شده و ساختاری شش‌ضلعی یا هگزاگونال را تشکیل می‌دهند.

دمای استحاله آلفاآلومينا از لحاظ تئوری ۱۲۰۰ درجه سانتيگراد و از لحاظ تجربی اين دما نزديک به ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد است. از طرفی دمای رشد بحرانی دانه‌های آلومينا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد است. به اين ترتيب، در دماهای بالا نظیر ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد، نمی‌توان انتظار داشت آلومينايی با اندازه دانه پايين (5 – 1 ميكرون) مستقيما توليد گردد.

پودر آلومینا به‌ صورت تجاری، در ابتدا با استفاده از فرآیند بایر تولید شده که در آن هیدروکسید آلومینیوم از سنگ معدن بوکسیت استخراج می‌شود. سپس در مرحله بعد با استفاده از روش کلسیناسیون و حرارت‌دهی در دماهای بالاتر از 1200 درجه سانتیگراد به اکسید آلومینیوم با فاز آلفا تبدیل شده و درنهایت برای تولید پودر آلومینا با اندازه ذرات کمتر از 1 میکرومتر، از آسیاب‌‌کاری و به دنبال آن، مش‌بندی پودر استفاده می‌شود.

ساختار كريستالی آلفا آلومينا

ساختار كريستالی آلفا آلومينا

ساختار کریستالی گاما آلومینا

ساختار کریستالی گاما آلومینا

مقايسه ساختار كريستالی گاما و آلفا آلومينا

مقايسه ساختار كريستالی گاما و آلفا آلومينا

ویژگی‌ها و مزایای پودر اکسید آلومینیوم تولیدی شرکت رایکاصنعت افرند

در شرکت رصا، برای توليد آلفاآلومينا با خلوص بالای 95 درصد، نزديک به یک سال تحقيق و پژوهش صورت گرفت. بزرگترين چالش توليد اين ماده، دمای بالای استحاله و پايداری فازهای ميانی ماقبل آلفاآلومینا است

شركت رايكا صنعت افرند با ابداع يک ماده افزودنی موفق به توليد اکسید آلومینیوم در دمای پايين‌تر از دمای تئوری گرديد. از دیگر مزایای پودر اکسید آلومینیوم تولید شده در شرکت رصا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

  • خلوص شيميايی بالای 95 درصد
  • قيمت رقابتی پودر اکسید آلومینیوم
  • توليد پودر اکسید آلومینیوم در اندازه‌ها و خلوص‌ شیمیایی متفاوت بنا به درخواست مشتری

دلیل تفاوت قیمت آلومینای تولیدی شرکت رایکا صنعت با دیگر شرکت‌ها

مهمترين تجهيز و اساسی‌ترين مرحله توليد اکسید آلومینیوم در فاز آلفا كوره كلسيناسيون است. برای توليد اکسید آلومینیوم در فاز آلفا در دمای ۱۴۰۰ درجه نيازمند كوره‌ای با تحمل دمایی اسمی ۱۷۰۰ درجه است اين در حالی است كه ما برای توليد نيازمند در دمای ۱۰۵۰ درجه نيازمند كوره‌ای با تحمل دمايی ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد هستيم. اين اختلاف دمای فاحش موجب كاهش هزينه‌های مصرفی می‌گردد. هزينه‌های مصرفی یک كوره عمدتا المنت، نسوز و انرژی می‌باشد. برای تامين دمای ۱۴۰۰ درجه به المنت و نسوز ۱۷۰۰ درجه نياز است كه هزينه‌های چند برابری نسبت به موارد مصرفی ۱۲۰۰ درجه دارد. از طرفی ديگر هزينه مصرف انرژی و ثابت ماندن دما ۱۴۰۰ درجه سانتی شديدا بالا می‌باشد. بنابراين فاز ۱۰۰% آلفا آلومينا قيمت به مراتب بالاتر نسبت به ديگر فازها دارد.

کاربردهای پودر آلومینا

از جمله موارد کاربرد پودر اکسید آلومینیوم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد

  • صنایع پزشکی: ایمپلنت‌ها
  • صنايع كاشی سراميک : لعاب، چينی آلات بهداشتی
  • صنايع نسوز: آجر نسوز، جرم نسوز
  • صنايع قطعات سراميكی: انواع لاينر سرامیکی
  • صنايع ساينده: گلوله سرامیکی، پوليش سطوح
  • پليمر و لاستيک و رنگ: عايق حرارتی

کاربردهای آلومینا در صنعت

از خصوصیات منحصر به‌فرد اکسید آلومینیوم می‌توان به نقطه ذوب بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر شوک حرارتی و عایق حرارتی اشاره کرد که این خصوصیات منحصر به‌فرد منجر به ایجاد کاربردهای بسیار گسترده در صنعت شده است.

آلومینا به دلیل سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و اصطکاک کم، اکنون برای کاشت ایمپلنت‌های ارتوپدی و دندانی بادوام مورد استفاده قرار گرفته است. از دیگر کاربردهای آلومینا در صنعت پزشکی می‌توان به استفاده از آن در ساخت دریچه‌های مصنوعی قلب، ایمپلنت‌های دندان و مفصل ران اشاره کرد. به این منظور تکنیک‌های ساخت باید دقیق و با کنترل کامل خواص و شکل فیزیکی قطعه همراه باشد. در حال حاضر، در ایمپلنت‌های مفصل ران از سافایر (تک‌کریستال آلفاآلومینا) استفاده می‌شود که نسبت به ترکیبات فلزی گذشته، مقاومت به سایش بیشتری خود نشان می‌دهد.

از طرف دیگر در رابطه با مصارف آلومینا می‌توان به استفاده در صنعت نسوز نیز اشاره کرد. آلومینا به دلیل دارا بودن مقاومت به شوک حرارتی و همچنین استحکام بالا، در اجرام نسوز مصرف بسیار بالایی را به خود اختصاص داده است. به عنوان مثال آلومینا در سه حالت، آلومینای کلسینه، آلومینای تبولار و فیوزدآلومینا در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اکسید آلومینیوم همچنین در صنایع دیگر همچون ساینده، قطعات سرامیکی، کاشی و سرامیک و پلیمر نیز کاربرد بسیار فراوانی دارد که این موضوع به دلیل دارابودن ویژگی‌های بسیار خاص آلومینا بوده که منجر به ایجاد گستره بسیار زیادی از کاربرد این محصول شده است.

در مورد کاربردهای آلومینا بیشتر بخوانید

تاثیر خلوص، اندازه و شکل ذرات آلومینا بر خواص قطعه نهایی

خلوص پودر آلومینا بر خواصی مانند استحکام، مقاومت در برابر اکسیداسیون و عمر تنش خستگی بسیار تأثیرگذار است. ناخالصی‌ها در تعیین خواص الکتریکی، مغناطیسی و نوری یک ماده موثر هستند. کوچکترین تغییر در غلظت یا توزیع ناخالصی و یا وجود ناخالصی‌های نامطلوب، می‌تواند خواص ماده را به‌طور چشمگیری تغییر دهد و سبب ایجاد عملکرد نادرست در قطعات شود.

اندازه متوسط ذرات نیز به‌شدت بر خواص قطعه نهایی تأثیر می‌گذارد. هرچه ذرات کوچکتر باشند، استحکام قطعات بیشتر می‌شود. اندازه ذرات همچنین بر دما و زمان لازم برای زینترینگ تأثیر می‌گذارد. به‌طور معمول، هر چه پودر آلومینا ریزتر باشد، دما و زمان لازم برای زینترینگ کمتر می‌شود. این می‌تواند تأثیر مهمی بر استحکام داشته باشد زیرا زمان زینترینگ طولانی منجر به افزایش رشد دانه و استحکام کمتر می‌شود. برای دستیابی به حداکثر استحکام، توزیع ذرات با اندازه کوچک مورد نیاز است. ذرات درشت، کیفیت و استحکام قطعات را کاهش می‌دهند. همچنین حفرات و تخلخل‌های ناشی از توزیع‌ نامناسب اندازه ذرات، ممکن است در طول زینتر از بین نرود و منجر به ایجاد عیوب و کاهش استحکام قطعات شود.

همچنین شکل ذرات نقش مهمی در تولید قطعات سرامیکی دارد. آگلومره‌ها و کلاسترهای ذرات ذوب‌شده، نامطلوب هستند و منجر به کاهش چگالی قطعات و عدم دستیابی به قطعاتی با خواص مطلوب خواهند شد. درنتیجه برای دستیابی به یک قطعه سرامیکی با کیفیت بسیار بالا، پودر آلومینا باید دارای خلوص شیمیایی بسیار بالا، اندازه ذرات ریز، توزیع اندازه ذرات کوچک و فاقد آگلومره باشد.

چگونه آلفا آلومينا با خلوص 100 درصد را تشخيص دهيم؟

برای تشخيص فاز كريستالی هر ماده نيازمند آزمون تفرق اشعه ايكس (XRD) می‌باشد. فازهای آلومينا نيز بدين ترتيب بر اساس آناليز XRD قابل تشخيص می‌باشند. نمونه‌ای از الگوهای تفرق فاز آلفا و گاما آلومينا به همراه مرجع آلفا در شكل زير آورده شده است. اين الگو جز لازمه‌های مشخصه‌های فنی يک پودر آلومينا است.

 

الگوی پراش پرتو ایکس آلفاآلومینا.

الگوی پراش پرتو ایکس آلفاآلومینا.


الگوی پراش پرتو ايكس گاماآلومينا.

الگوی پراش پرتو ايكس گاماآلومينا.


تطابق كامل الگو پودر با منبع آلفا آلومينا

تطابق كامل الگو پودر با منبع آلفا آلومينا

جدول مشخصات فنی پودر اکسید آلومینیوم

كد محصول خلوص شیمیایی

(%)

سطح ويژه

(m2/g)

خلوص فازی مورفولوژی چگالی

(g/cm3)

رنگ ميانگين اندازه دانه كاريرد  
RS-Al-1ɤ 5/99 Min 150-200 تک فاز گاما تقريبا كروی 3.65 سفيد (15-20) nm عمومی Al2O3
RS-Al-2ɤ 99 Min 130-150 تک فاز گاما تقريبا كروی 3.65 سفيد (50-80)nm
RS-Al-3α 9/99 30-40 تک فاز آلفا تقريبا كروی 3.98 سفيد (50-100)nm
RS-Al-4α 9/99 10-15 تک فاز آلفا تقريبا كروی 3.98 سفيد (200-300)nm
دانلود عکس و مشخصات محصول

آلومینا (اکسید آلومینیوم )

Al2O3 powder (Alumina)

وضعیت تقاضا  اکسید آلومینیوم

به‌طور متوسط بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۵ نیاز کشور به آلومینا در حدود ۶۹۰ هزار تن بوده که با نرخ متوسط سالانه 8/1 درصدی رشد، همراه بوده است. از این میان، به‌طور میانگین سالانه ۲۴۰ هزار تن اکسید آلومینیوم از محل منابع داخلی تأمین شده و در حدود ۴۵۰ هزار تن مازاد تقاضا، از محل واردات تأمین شده است که سهمی در حدود ۶۵ درصدی را به‌ خود اختصاص داده است. در حالی که تولید آلومینای ایران بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۵ رشد متوسط سالانه اندک 9/0درصدی را تجربه کرده است.

HS code کوراندوم مصنوعی مشمول ردیف 28181000 می‌باشد. برای اطلاع از واردات این کالا می‌توانید به سایت گمرک ایران (IRICA.IR) بخش آمار (بر اساس کد مذکور) مراجعه نمایید. مطابق آمار، واردات آلومینا در ایران در سال 1391 بالغ بر 530 میلیون دلار برآورد شده است.

آشنایی با پوشش‌های آلومینا و کاربرد آن‌ها

پوشش‌های آلومینا، موادی هستند که در برابر حرارت‌های بالا بسیار مقاوم بوده و معمولاً برای مواردی استفاده می‌شوند که یک قطعه فلزی در حرارت‌های فوق‌العاده بالا باید به کار رود. محیط‌هایی با درجه حرارت بالا یک چالش جدی برای هر یک از اجزای فلزی هستند. بسیاری از اجزای مورد استفاده در صنایع نسوز، شیشه یا فلزی ممکن است ثبات و ماندگاری محدودی داشته باشند. بنابراین، پوشش‌هایی که از تهیه شده‌اند، بهترین راهکار برای محافظت از این قطعات هستند.

معرفی اسپری حرارتی و مزایای آن

به طور کلی، مواد سرامیکی از نظر ماهیت، شکننده هستند، همین عامل، کاربرد آنها را محدود می‌کند؛ اما مزیت پوشش‌های آلومینا این است که می‌توانید یک قطعه فلزی را تهیه کرده و با آلومینا آن را عایق‌بندی کنید؛ به این ترتیب، خواص و ویژگی‌های آن را بهینه‌سازی می‌کنید.

در فرآیند اسپری حرارتی، پودر اکسید آلومینیوم پس از گرم شدن در دمای معین، خمیری شکل شده و یک پوشش مناسب با تخلخل کمتر را تشکیل می‌دهد؛ این پوشش بسیار سخت و متراکم است. مزیت این فرایند این است که پوشش‌های آلومینا را تولید می‌کنید که قادر است یک قطعه فلزی را قادر به تحمل ولتاژ بالاتر سازد. همچنین می‌توانید پوشش‌های اسپری حرارتی را انتخابی‌تر بر روی سطح اعمال کنید و آن را برای مقاومت در برابر جریان الکتریکی، ایده‌آل سازید.

مهمترین موارد کاربرد پوشش‌های آلومینا

فرآیند اسپری حرارتی، پوشش‌هایی تولید می‌کند که از نظر طبیعی، سخت و متراکم هستند. به دلیل سرعت زیاد در فرایند، در بسیاری از موارد، این پوشش باعث پایداری فلز می‌شودپوشش‌های آلومینا در دماهای بالا پایدار است و در برابر 1450 درجه، مقاوم است. به همین دلیل است که روکش‌های آلومینا در بخش صنایع نسوز محبوبیت زیادی دارند. آنها در برابر مواد مذاب، مقاوم هستند و مطمئناً طول عمر قطعاتی که به طور منظم با این ماده در تماس هستند را طولانی می‌کنند.