อะลูมิเนียมออกไซด์


สารประกอบทางเคมีมีสูตร Al2O3
อะลูมิเนียม(III) ออกไซด์
(Aluminium oxide)
ชื่อ
ชื่อ IUPAC
อะลูมิเนียมออกไซด์
ชื่อ IUPAC แบบเป็นระบบ
อะลูมิเนียม(III) ออกไซด์
ชื่ออื่น ๆ
ไดอัลอะลูมิเนียมไตรออกไซด์
ตัวระบุ
  • 1344-28-1 ตรวจสอบย.
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )
  • ภาพโต้ตอบ
  • ภาพโต้ตอบ
แชมบีแอล
  • เฉลย3707210
เคมสไปเดอร์
  • 8164808 ตรวจสอบย.
ธนาคารยา
  • DB11342
บัตรข้อมูล ECHA100.014.265
หมายเลข EC
  • 215-691-6
รหัส CID ของ PubChem
  • 9989226
หมายเลข RTECS
  • BD120000
ยูนิไอ
  • LMI26O6933 ตรวจสอบย.
  • DTXSID1052791
  • อินไคลน์ = 1S/2Al.3O/q2*+3;3*-2 ตรวจสอบย.
    รหัส: PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N ตรวจสอบย.
  • อินชิ=1/2อัล3โอ/q2*+3;3*-2
    คีย์: PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYAC
  • [Al+3][Al+3][O-2][O-2][O-2]
  • [O-2][O-2][O-2][Al+3][Al+3]
คุณสมบัติ
อัล2 โอ3
มวลโมลาร์101.960  กรัม·โมล−1
รูปร่างสีขาวทึบ
กลิ่นไม่มีกลิ่น
ความหนาแน่น3.987 ก./ซม. 3
จุดหลอมเหลว2,072 องศาเซลเซียส (3,762 องศาฟาเรนไฮต์; 2,345 เคลวิน) [3]
จุดเดือด2,977 องศาเซลเซียส (5,391 องศาฟาเรนไฮต์; 3,250 เคลวิน) [4]
ไม่ละลายน้ำ
ความสามารถในการละลายไม่ละลายในตัวทำละลายทุกชนิด
บันทึกP0.31860 [1]
−37.0×10 −6ซม. 3 /โมล
การนำความร้อน30 วัตต์·เมตร−1 ·เค−1 [2]
n ω  = 1.768–1.772
n ε  = 1.760–1.763
การหักเหของแสง 0.008
โครงสร้าง
สามเหลี่ยม , hR30
3ค (เลขที่ 167)
 = 478.5 น.,  = 1299.1 น.
แปดเหลี่ยม
เทอร์โมเคมี
50.92 เจ·โมล−1 ·K −1 [5]
−1675.7 กิโลจูล/โมล[5]
เภสัชวิทยา
D10AX04 ( องค์การอนามัยโลก )
อันตราย
การติดฉลากGHS :
GHS07: เครื่องหมายอัศเจรีย์
NFPA 704 (ไฟร์ไดมอนด์)
จุดวาบไฟไม่ติดไฟ
NIOSH (ขีดจำกัดการสัมผัสทางสุขภาพของสหรัฐอเมริกา):
PEL (อนุญาต)
OSHA 15 มก./ม. 3 (ฝุ่นทั้งหมด)
OSHA 5 มก./ม. 3 (เศษส่วนที่หายใจได้)
ACGIH/TLV 10 มก./ม. 3
REL (แนะนำ)
ไม่มีเลย[6]
IDLH (อันตรายทันที)
น.ด. [6]
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
แอนไอออนอื่น ๆ
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
อะลูมิเนียมซัลไฟด์
อะลูมิเนียมเซเลไนด์
ไอออนบวกอื่น ๆ
โบรอนไตรออกไซด์
แกลเลียม(III)ออกไซด์
อินเดียมออกไซด์
แทลเลียม(III)ออกไซด์
หน้าข้อมูลเพิ่มเติม
อะลูมิเนียมออกไซด์ (ข้อมูลหน้า)
ยกเว้นที่ระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลจะแสดงไว้สำหรับวัสดุในสถานะมาตรฐาน (ที่ 25 °C [77 °F], 100 kPa)
ตรวจสอบย. ยืนยัน  ( คืออะไร   ?)ตรวจสอบย.☒เอ็น
สารประกอบเคมี

อะลูมิเนียมออกไซด์ (หรืออะลูมิเนียม(III) ออกไซด์ ) เป็นสารประกอบทางเคมีของอะลูมิเนียมและออกซิเจนโดยมีสูตรเคมี Al 2 O 3 เป็นอะลูมิเนียมออกไซด์ ที่พบได้บ่อยที่สุดในบรรดาอะลูมิเนียมออกไซด์ หลายชนิด และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเรียกว่าอะลูมิเนียมออกไซด์โดยทั่วไปเรียก ว่า อะลูมินาและอาจเรียกว่าอะลอกไซด์อะลอกไซต์หรืออัลลันดัมในรูปแบบและการใช้งานต่างๆ เกิดขึ้นตามธรรมชาติในเฟส โพ ลีมอร์ ฟิกผลึก α-Al 2 O 3ใน รูปของ แร่คอรันดัมซึ่งแร่เหล่านี้สามารถนำมาทำเป็นอัญมณี ล้ำค่า อย่างทับทิมและแซฟไฟร์ได้ Al 2 O 3ถูกใช้ในการผลิตโลหะอะลูมิเนียม เป็นสารกัดกร่อนเนื่องจากมีความแข็งและเป็น วัสดุ ทนไฟเนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูง[7]

การเกิดขึ้นตามธรรมชาติ

คอรันดัม เป็นรูปแบบ ผลึกของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ[8] ทับทิมและแซฟไฟร์เป็นคอรันดัมคุณภาพระดับอัญมณี ซึ่งมีสีเฉพาะตัวเนื่องจากมีสิ่งเจือปนอยู่บ้าง ทับทิมมีสีแดงเข้มอันเป็นเอกลักษณ์และมี คุณสมบัติ พิเศษเนื่องจากมีโครเมียม เจือปนอยู่ บ้าง แซฟไฟร์มีสีต่างๆ กันเนื่องจากสิ่งเจือปนอื่นๆ เช่น เหล็กและไททาเนียม รูปแบบ δ ที่หายากมากพบได้ในแร่เดลตาลูไมต์[9] [10]

ประวัติศาสตร์

สาขาของเซรามิกอะลูมิเนียมออกไซด์มีประวัติศาสตร์อันยาวนาน เกลืออะลูมิเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเล่นแร่แปรธาตุ ในสมัยโบราณและยุคกลาง หนังสือเรียนเก่าหลายเล่มครอบคลุมประวัติศาสตร์ของสาขานี้[11] [12]หนังสือเรียนปี 2019 โดย Andrew Ruys มีไทม์ไลน์โดยละเอียดเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของอะลูมิเนียมออกไซด์ตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงศตวรรษที่ 21 [13]

คุณสมบัติ

อะลูมิเนียมออกไซด์ในรูปแบบผง
อะลูมิเนียมออกไซด์ในรูปแบบผง

Al 2 O 3เป็นฉนวนไฟฟ้า แต่มี ค่าการนำความร้อนค่อนข้างสูง( 30 Wm −1 K −1 ) [2]สำหรับวัสดุเซรามิก อะลูมิเนียมออกไซด์ไม่ละลายน้ำ ในรูปแบบผลึกที่พบได้ทั่วไปที่สุด เรียกว่าคอรันดัมหรือ α-อะลูมิเนียมออกไซด์ ความแข็งทำให้เหมาะสำหรับใช้เป็นสารกัดกร่อนและเป็นส่วนประกอบในเครื่องมือตัด[7]

อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นโลหะที่ทนทานต่อ สภาพอากาศของอะลูมิเนียม โลหะอะลูมิเนียมมีปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศได้ดีมาก และชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเฉื่อยบางๆ (ความหนา 4 นาโนเมตร) จะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวอะลูมิเนียมที่สัมผัสกับอากาศภายในเวลาเพียงร้อยพิโคเซคันด์[ ต้องการแหล่งข้อมูลที่ดีกว่า ] [14]ชั้นนี้จะปกป้องโลหะจากการออกซิเดชันเพิ่มเติม ความหนาและคุณสมบัติของชั้นออกไซด์นี้สามารถปรับปรุงได้โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการชุบอโนไดซ์โลหะผสมหลายชนิดเช่นทองแดงอะลูมิเนียมใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้โดยรวมอะลูมิเนียมในสัดส่วนหนึ่งเข้าไปในโลหะผสมเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน อะลูมิเนียมออกไซด์ที่เกิดจากการชุบอโนไดซ์โดยทั่วไปจะเป็นแบบไม่มีรูปร่างแต่กระบวนการออกซิเดชันที่ช่วยปลดปล่อย เช่นการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าพลาสมาส่งผลให้มีอะลูมิเนียมออกไซด์ที่เป็นผลึกจำนวนมากในชั้นเคลือบ ทำให้มีความแข็ง มาก ขึ้น

อะลูมิเนียมออกไซด์ถูกถอดออกจากรายการสารเคมีของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา ในปี 1988 อะลูมิเนียมออกไซด์จะอยู่ในรายการ Toxics Release Inventory ของ EPA หากอยู่ในรูปแบบเส้นใย[15]

ธรรมชาติแอมโฟเทอริก

อะลูมิเนียมออกไซด์เป็น สาร แอมโฟเทอริกหมายความว่ามันสามารถทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบสเช่นกรดไฮโดรฟลูออริกและโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยทำหน้าที่เป็นกรดกับเบสและเบสกับกรด ทำให้อีกเบสเป็นกลางและผลิตเกลือออกมา

Al2O3 + 6HF 2AlF3 + 3H2O
Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O → 2 NaAl(OH) 4 ( โซเดียมอะลูมิเนต )

โครงสร้าง

คอรันดัมจากบราซิลขนาดประมาณ 2×3 ซม.

รูปแบบที่พบมากที่สุดของอะลูมิเนียมออกไซด์ผลึกเรียกว่าคอรันดัมซึ่งเป็นรูปแบบที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์[16]ไอออนออกซิเจนสร้าง โครงสร้าง ที่อัดแน่นเกือบเป็นรูปหกเหลี่ยมโดยไอออนอะลูมิเนียมจะเติมช่องว่างแปดหน้าสองในสาม ศูนย์กลางของ Al 3+ แต่ละแห่งเป็นแปดหน้าในแง่ของผลึกศาสตร์คอรันดัมมีโครงตาข่ายบราแวส์สามเหลี่ยม ที่มีกลุ่มปริภูมิR 3 c (หมายเลข 167 ในตารางระหว่างประเทศ) เซลล์ดั้งเดิมประกอบด้วยหน่วยสูตรของอะลูมิเนียมออกไซด์สองหน่วย

อะลูมิเนียมออกไซด์ยังมีอยู่ในเฟสกึ่งเสถียรอื่นๆ เช่น เฟสคิวบิก γ และ η เฟสโมโนคลินิก θ เฟสหกเหลี่ยม χ เฟสออร์โธรอมบิก κ และเฟส δ ซึ่งอาจเป็นแบบเตตระโกนัลหรือออร์โธรอมบิกก็ได้[16] [17]แต่ละอย่างมีโครงสร้างผลึกและคุณสมบัติเฉพาะตัว คิวบิก γ-Al 2 O 3มีการใช้งานทางเทคนิคที่สำคัญ β-Al 2 O 3ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็น NaAl 11 O 17 [18 ]

อะลูมิเนียมออกไซด์ที่หลอมเหลวใกล้จุดหลอมเหลวจะมีรูปร่างเป็นทรงสี่หน้า ประมาณ 2/3 (กล่าวคือ 2/3 ของ Al ถูกล้อมรอบด้วยออกซิเจน 4 ตัวที่อยู่ใกล้เคียง) และ 1/3 ที่มีการประสานงานกันแบบ 5 โดยมีAl-O รูป แปดหน้า เพียงเล็กน้อย (<5%) [19]อะตอมออกซิเจนประมาณ 80% มีร่วมกันระหว่างโพลีฮีดรอน Al-O สามตัวหรือมากกว่า และการเชื่อมต่อระหว่างโพลีฮีดรอนส่วนใหญ่จะใช้มุมร่วมกัน โดย 10–20% ที่เหลือจะใช้ขอบร่วมกัน[19] การสลายตัวของรูปแปดหน้าเมื่อหลอมเหลวจะมาพร้อมกับปริมาตรที่เพิ่มขึ้นค่อนข้างมาก (~33% ) โดยความหนาแน่นของของเหลวใกล้จุดหลอมเหลวคือ 2.93 g/cm 3 [20]โครงสร้างของอะลูมินาหลอมเหลวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และอัตราส่วนของอะลูมิเนียม 5 และ 6 เท่าจะเพิ่มขึ้นระหว่างการทำความเย็น (และการทำให้เย็นยิ่งยวด) โดยแลกมาด้วยหน่วย Al2O3 ที่เป็นทรงสี่หน้า ซึ่งใกล้เคียงกับโครงสร้างในท้องถิ่นที่พบในอะลูมินาแบบอสัณฐาน[21]

การผลิต

แร่ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เป็นองค์ประกอบหลักของบ็อกไซต์ ซึ่งเป็น แร่หลักของอะลูมิเนียมส่วนผสมของแร่ประกอบด้วยแร่บ็อกไซต์ รวมถึงกิบบ์ไซต์ (Al(OH) 3 ) โบเอไมต์ (γ-AlO(OH)) และไดอะสปอร์ (α-AlO(OH)) พร้อมด้วยสิ่งเจือปนของออกไซด์ของเหล็กและไฮดรอกไซด์ ควอตซ์ และแร่ดินเหนียว [ 22]บ็อกไซต์พบได้ในลาเตอไรต์โดยทั่วไปบ็อกไซต์จะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยใช้กระบวนการของไบเออร์ :

อัล2 O 3 + H 2 O + NaOH → นาอัล(OH) 4
อัล(OH) 3 + NaOH → นาอัล(OH) 4

ยกเว้น SiO2 ส่วนประกอบอื่นๆ ของบ็อกไซต์จะไม่ละลายในเบส เมื่อกรองส่วนผสมเบสแล้ว Fe 2 O 3จะถูกกำจัดออก เมื่อของเหลวของไบเออร์เย็นลง Al(OH) 3จะตกตะกอน ทำให้ซิลิเกตอยู่ในสารละลาย

นาอัล(OH) 4 → NaOH + อัล(OH) 3

จากนั้นจึงเผาGibbsiteที่เป็นของแข็ง Al(OH) 3 (ให้ความร้อนสูงกว่า 1,100 °C) เพื่อให้ได้อะลูมิเนียมออกไซด์: [7]

2 อัล(OH) 3 → อัล2 O 3 + 3 H 2 O

ผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมออกไซด์มีแนวโน้มที่จะมีหลายเฟส กล่าวคือ ประกอบด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์หลายเฟส แทนที่จะเป็นคอรันดัม เพียงอย่าง เดียว[17]ดังนั้น กระบวนการผลิตจึงสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ตามความต้องการได้ ประเภทของเฟสที่ปรากฏส่งผลต่อความสามารถในการละลายและโครงสร้างรูพรุนของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งจะส่งผลต่อต้นทุนการผลิตอะลูมิเนียมและการควบคุมมลพิษ[17]

กระบวนการเผาผนึก

กระบวนการเผาผนึกเป็นวิธีการอุณหภูมิสูงที่ใช้เป็นหลักเมื่อกระบวนการ Bayer ไม่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแร่ ที่มีปริมาณ ซิลิกาสูงหรือเมื่อจำเป็นต้องมีการควบคุมสัณฐานของผลิตภัณฑ์มากขึ้น[23]ขั้นแรกบ็อกไซต์จะถูกผสมกับสารเติมแต่ง เช่นหินปูนและโซดาแอช จากนั้นจึงให้ความร้อนกับส่วนผสมที่อุณหภูมิสูง (1,200 °C ถึง 1,500 °C) เพื่อสร้างโซเดียมอะลูมิเนตและแคลเซียมซิลิเกต [ 24]หลังจากการเผาผนึก วัสดุจะถูกชะล้างด้วยน้ำเพื่อละลายโซเดียมอะลูมิเนตโดยทิ้งสิ่งเจือปนไว้ จากนั้นโซเดียมอะลูมิเนตจะตกตะกอนจากสารละลายและเผาที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 °C เพื่อผลิตอะลูมินา[25]วิธีนี้มีประโยชน์สำหรับการผลิตรูปร่างที่ซับซ้อน และสามารถใช้เพื่อสร้างวัสดุที่มีรูพรุนหรือหนาแน่นได้[26]

แอปพลิเคชั่น

ปริมาณการผลิตอะลูมิเนียมออกไซด์ในปี 2548

อะลูมิเนียมออกไซด์ซึ่งรู้จักกันในนามอัลฟาอะลูมินาในศาสตร์วัสดุและในชื่ออัลลันดัม (ในรูปแบบหลอมรวม) หรืออะลอกไซต์[27]ใน ชุมชน เหมืองแร่และเซรามิก มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย การผลิตอะลูมิเนียมออกไซด์ประจำปีทั่วโลกในปี 2015 อยู่ที่ประมาณ 115 ล้าน ตันซึ่งมากกว่า 90% ใช้ในการผลิตโลหะอะลูมิเนียม[7]การใช้งานหลักของอะลูมิเนียมออกไซด์เฉพาะทางคือในวัสดุทนไฟ เซรามิก การขัดเงา และการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อน อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ปริมาณมากซึ่งได้มาจากอะลูมินา ถูกใช้ในการผลิตซีโอไลต์การเคลือบ เม็ด สีไททาเนียและสารหน่วงไฟ/สารระงับควัน

อะลูมิเนียมออกไซด์มากกว่า 90% ซึ่งเรียกว่าอะลูมินาเกรดสำหรับโรงหลอม (SGA) ถูกใช้ในการผลิตอะลูมิเนียม โดยปกติจะใช้กระบวนการ Hall–Héroultส่วนที่เหลือเรียกว่าอะลูมินาพิเศษซึ่งใช้ในแอปพลิเคชันที่หลากหลายซึ่งใช้ประโยชน์จากความเฉื่อย ความทนทานต่ออุณหภูมิ และความต้านทานไฟฟ้า[28]

ฟิลเลอร์

เนื่องจากอะลูมิเนียมออกไซด์มีสีขาวและเฉื่อยทางเคมีค่อนข้างมาก จึงเป็นสารตัวเติมที่นิยมใช้ทำพลาสติก อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นส่วนผสมทั่วไปในครีมกันแดด[29]และมักพบในเครื่องสำอาง เช่น บลัชออน ลิปสติก และน้ำยาทาเล็บ[30]

กระจก

สูตรแก้ว จำนวนมาก มีอะลูมิเนียมออกไซด์เป็นส่วนผสม[31]กระจกอะลูมิโนซิลิเกตเป็นประเภทของกระจกที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมักประกอบด้วยอะลูมินา 5% ถึง 10%

การเร่งปฏิกิริยา

อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ ที่มีประโยชน์ในอุตสาหกรรม ในการใช้งานในระดับที่ใหญ่ที่สุด อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการคลอสสำหรับการแปลงก๊าซเสียไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้เป็นกำมะถันธาตุในโรงกลั่น อะลูมิเนียมออกไซด์ยังมีประโยชน์ในการทำให้ แอลกอฮอล์แห้งเป็นแอลคีน อีกด้วย

อะลูมิเนียมออกไซด์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชันและการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ของ Ziegler–Natta บางชนิด

การฟอกก๊าซ

อะลูมิเนียมออกไซด์ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อกำจัดน้ำออกจากกระแสก๊าซ[32]

การสึกกร่อน

อะลูมิเนียมออกไซด์ถูกนำมาใช้เพื่อความแข็งและความแข็งแรง รูปแบบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของมันคือคอรันดัม ซึ่งมี ระดับความแข็งของแร่อยู่ที่ 9 ตาม มาตราโมห์ส (ต่ำกว่าเพชรเล็กน้อย) อะลูมิเนียมออกไซด์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารกัดกร่อน รวมถึงเป็นสารทดแทน เพชรในอุตสาหกรรมที่มีราคาถูกกว่ามากกระดาษทรายหลายประเภทใช้ผลึกอะลูมิเนียมออกไซด์ นอกจากนี้ การกักเก็บความร้อนต่ำและความร้อนจำเพาะ ต่ำ ทำให้อะลูมิเนียมออกไซด์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการเจียร โดยเฉพาะ เครื่องมือ ตัด ใน ฐานะที่เป็นแร่อะโล ไซต์ซึ่งเป็นสารกัดกร่อนที่เป็นผง อะลูมิเนียม ออกไซด์ เป็นองค์ประกอบหลักร่วมกับซิลิกาของ"ชอล์ก" หัวคิว ที่ใช้ใน บิลเลียดผงอะลูมิเนียมออกไซด์ใช้ในชุดขัดซีดี / ดีวีดี และชุดซ่อมรอยขีดข่วนบางประเภท คุณสมบัติในการขัดเงาของอะลูมิเนียมออกไซด์ยังเป็นเหตุผลเบื้องหลังการใช้งานในยาสีฟันอีกด้วย อะลูมิเนียมออกไซด์ยังใช้ในไมโครเดอร์มาเบรชั่นทั้งในกระบวนการเครื่องจักรที่มีจำหน่ายโดยแพทย์ผิวหนังและช่างเสริมสวย และเป็นสารกัดกร่อนผิวหนังแบบใช้มือที่ใช้ตามคำแนะนำของผู้ผลิต

สี

เกล็ดอะลูมิเนียมออกไซด์ใช้ในสีเพื่อการตกแต่งแบบสะท้อนแสง เช่น ในอุตสาหกรรมยานยนต์หรือเครื่องสำอาง[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

การประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์

อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นตัวแทนของเซรามิกชีวภาพ[33]เนื่องจากเซรามิกอะลูมินามีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง มีความแข็งแรงสูง และทนต่อการสึกหรอ จึงใช้ในงานทางการแพทย์เพื่อผลิตกระดูกและข้อต่อ เทียม [34]ในกรณีนี้ อะลูมิเนียมออกไซด์ใช้เคลือบผิวของอุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์เพื่อให้เข้ากันได้ทางชีวภาพและทนต่อการกัดกร่อน[35]นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตรากฟันเทียม ข้อต่อเทียม และอุปกรณ์ทางการแพทย์อื่นๆ[36]

เส้นใยผสม

อะลูมิเนียมออกไซด์ถูกนำมาใช้ในวัสดุไฟเบอร์ทดลองและเชิงพาณิชย์บางชนิดสำหรับการใช้งานประสิทธิภาพสูง (เช่น Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720) [37] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นาโนไฟเบอร์ ของอะลูมินาได้กลายมาเป็นสาขาการวิจัยที่น่าสนใจ

เกราะ

เกราะป้องกันร่างกายบางชนิดใช้แผ่นเซรามิกอะลูมินา ซึ่งโดยปกติจะใช้ร่วมกับอะรามิดหรือวัสดุเสริม UHMWPE เพื่อให้มีประสิทธิภาพในการต่อต้านภัยคุกคามจากปืนไรเฟิล เกราะเซรามิกอะลูมินาหาซื้อได้ง่ายสำหรับพลเรือนส่วนใหญ่ในเขตอำนาจศาลที่อนุญาตให้ใช้ได้ แต่ไม่ถือเป็นระดับทหาร[38]นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตกระจกอะลูมินากันกระสุนที่สามารถทนต่อแรงกระแทกของกระสุนขนาด .50 BMG

การป้องกันการสึกกร่อน

อะลูมิเนียมออกไซด์สามารถปลูกเป็นสารเคลือบบนอะลูมิเนียมได้โดยการชุบอโนไดซ์หรือโดยการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าพลาสมา (ดู "คุณสมบัติ" ด้านบน) ทั้งความแข็งและคุณสมบัติทนทานต่อการสึกกร่อนของสารเคลือบมีต้นกำเนิดมาจากความแข็งแรงสูงของอะลูมิเนียมออกไซด์ แต่ชั้นเคลือบที่มีรูพรุนที่ผลิตขึ้นด้วยกระบวนการชุบอโนไดซ์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบธรรมดาจะอยู่ในช่วงความแข็งร็อกเวลล์ 60–70 C [39]ซึ่งเทียบได้กับโลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนที่ชุบแข็งเท่านั้น แต่ด้อยกว่าความแข็งของคอรันดัมธรรมชาติและสังเคราะห์อย่างมาก ในทางกลับกัน ด้วยการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าพลาสมา สารเคลือบจะมีรูพรุนเฉพาะบนชั้นออกไซด์บนพื้นผิว ในขณะที่ชั้นออกไซด์ที่ต่ำกว่าจะแน่นกว่ากระบวนการชุบอโนไดซ์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบมาตรฐานมาก และมีลักษณะเป็นผลึกที่สูงกว่าเนื่องจากชั้นออกไซด์ถูกหลอมใหม่และทำให้มีความหนาแน่นมากขึ้นเพื่อให้ได้คลัสเตอร์ α-Al2O3 ที่มีค่าความแข็งของสารเคลือบที่สูงขึ้นมาก ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 2,000 ความแข็งวิกเกอร์ส[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

อะลูมินาใช้ในการผลิตกระเบื้องที่ติดไว้ภายในท่อเชื้อเพลิงที่บดเป็นผงและท่อส่งก๊าซไอเสียในโรงไฟฟ้าถ่านหินเพื่อปกป้องพื้นที่ที่มีการสึกหรอสูง กระเบื้องเหล่านี้ไม่เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีแรงกระแทกสูง เนื่องจากกระเบื้องประเภทนี้เปราะและแตกหักได้ง่าย

ฉนวนไฟฟ้า

อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นฉนวน ไฟฟ้า ที่ใช้เป็นสารตั้งต้น ( ซิลิกอนบนแซฟไฟร์ ) สำหรับวงจรรวม [ 40]แต่ยังใช้เป็นกำแพงกั้นอุโมงค์สำหรับการผลิต อุปกรณ์ ตัวนำยิ่งยวดเช่นทรานซิสเตอร์อิเล็กตรอนเดี่ยวอุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด ( SQUID ) และคิวบิตตัวนำยิ่งยวด [ 41] [42]

สำหรับการนำไปใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าในวงจรรวม ซึ่งการเจริญเติบโตแบบคอนฟอร์มัลของฟิล์มบางเป็นเงื่อนไขเบื้องต้น และโหมดการเจริญเติบโตที่ต้องการคือการสะสมชั้นอะตอม ฟิล์ม Al 2 O 3สามารถเตรียมได้โดยการแลกเปลี่ยนทางเคมีระหว่างไตรเมทิลอะลูมิเนียม (Al(CH 3 ) 3 ) และ H 2 O: [43]

2 Al(CH 3 ) 3 + 3 H 2 O → Al 2 O 3 + 6 CH 4

H 2 O ในปฏิกิริยาข้างต้นสามารถถูกแทนที่ด้วยโอโซน (O 3 ) ซึ่งเป็นสารออกซิไดเซอร์ที่มีฤทธิ์ และปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น: [44] [45]

2 Al(CH 3 ) 3 + O 3 → Al 2 O 3 + 3 C 2 H 6

ฟิล์ม Al 2 O 3ที่เตรียมโดยใช้ O 3แสดงให้เห็นความหนาแน่นของกระแสไฟรั่วต่ำกว่า 10–100 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับฟิล์มที่เตรียมด้วย H 2 O

อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นสารไดอิเล็กตริกที่มีแบนด์แก๊ป ค่อนข้างใหญ่ จึงใช้เป็นฉนวนกั้นในตัวเก็บประจุ[46]

อื่น

ในการให้แสงสว่าง อะลูมิเนียมออกไซด์โปร่งแสงใช้ในหลอดโซเดียมไอบาง ชนิด [47]อะลูมิเนียมออกไซด์ยังใช้ในการเตรียมสารแขวนลอยเคลือบในหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบประหยัดพลังงานอีก ด้วย

ในห้องปฏิบัติการเคมี อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นตัวกลางสำหรับโครมาโตกราฟีมีทั้งสูตรเบส (pH 9.5) กรด (pH 4.5 เมื่ออยู่ในน้ำ) และสูตรกลาง นอกจากนี้ อะลูมิเนียมออกไซด์ชิ้นเล็กๆ มักถูกใช้เป็นชิ้นสำหรับต้ม

การประยุกต์ใช้ในด้านสุขภาพและการแพทย์ได้แก่ การใช้เป็นวัสดุในข้อสะโพกเทียม[7]และยาคุมกำเนิด[48]

ใช้เป็นสารประกายแสง[49] และเครื่องวัดปริมาณรังสีสำหรับการป้องกันรังสีและการบำบัดเนื่องจากคุณสมบัติการเรืองแสงที่กระตุ้นด้วยแสง[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

ฉนวนสำหรับเตาเผาอุณหภูมิสูงมักผลิตจากอะลูมิเนียมออกไซด์ บางครั้งฉนวนอาจมีปริมาณซิลิกาแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับค่าอุณหภูมิของวัสดุ ฉนวนสามารถผลิตได้ในรูปแบบผ้าห่ม แผ่นไม้ อิฐ และใยหลวมสำหรับความต้องการใช้งานที่หลากหลาย

นอกจากนี้ยังใช้ทำฉนวนหัวเทียน อีก ด้วย[50]

การใช้ กระบวนการ พ่นพลาสม่าและผสมกับไททาเนีย จะเคลือบ บนพื้นผิวเบรกของ ขอบล้อ จักรยาน บางรุ่น เพื่อให้ทนทานต่อการเสียดสีและการสึกหรอ

ห่วงเซรามิกบนคันเบ็ดส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นวงแหวนกลมๆ ที่ทำจากอะลูมิเนียมออกไซด์[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

อะลูมิเนียมออกไซด์ในรูปแบบผงละเอียดที่สุด (สีขาว) เรียกว่า ไดอะแมนไทน์ ใช้เป็นสารขัดเงาคุณภาพเยี่ยมในงานทำนาฬิกาและการทำนาฬิกาตั้งโต๊ะ[51]

อะลูมิเนียมออกไซด์ยังใช้ในการเคลือบเสาค้ำยันในอุตสาหกรรมมอเตอร์ครอสและจักรยานเสือภูเขา สารเคลือบนี้ผสมกับโมลิบดีนัมไดซัลเฟตเพื่อให้หล่อลื่นพื้นผิวได้ยาวนาน[52]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ "อะลูมิเนียมออกไซด์_msds"
  2. ^ ab ข้อมูลคุณสมบัติของวัสดุ: อะลูมินา (อะลูมิเนียมออกไซด์) เก็บถาวรเมื่อ 2010-04-01 ที่เวย์แบ็กแมชชีน . Makeitfrom.com สืบค้นเมื่อ 2013-04-17
  3. ^ Patnaik, P. (2002). คู่มือสารเคมีอนินทรีย์ . McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8-
  4. ^ Raymond C. Rowe; Paul J. Sheskey; Marian E. Quinn (2009). "กรดอะดิปิก". Handbook of Pharmaceutical Excipients . Pharmaceutical Press. หน้า 11–12. ISBN 978-0-85369-792-3-
  5. ^ โดย Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed . Houghton Mifflin Company. ISBN 978-0-618-94690-7-
  6. ^ ab คู่มือฉบับพกพาของ NIOSH เกี่ยวกับอันตรายจากสารเคมี "#0021". สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (NIOSH)
  7. ^ abcde "อะลูมินา (อะลูมิเนียมออกไซด์) – เกรดต่างๆ ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์". A ถึง Z ของวัสดุ. 3 พฤษภาคม 2002. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 10 ตุลาคม 2007 . สืบค้นเมื่อ27 ตุลาคม 2007 .
  8. ^ Elam, JW (ตุลาคม 2010). การประยุกต์ใช้การสะสมชั้นอะตอม 6. สมาคมไฟฟ้าเคมีISBN 9781566778213-
  9. ^ "เดลทาลูไมต์"
  10. ^ "รายชื่อแร่ธาตุ". 21 มีนาคม 2554.
  11. กิทเซน, วอลเตอร์ (1970) อลูมินาเป็นวัสดุเซรามิก ไวลีย์.
  12. ^ Dorre, Erhard; Hubner, Heinz (1984). อะลูมินา การประมวลผล คุณสมบัติ และการใช้งาน . เบอร์ลิน; นิวยอร์ก: Springer-Verlag. หน้า 344
  13. ^ Ruys, Andrew J. (2019). เซรามิกอะลูมินา: การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์และอุตสาหกรรม Duxford, สหราชอาณาจักร: Elsevier. หน้า 558 ISBN 978-0-08-102442-3-
  14. ^ Campbell, Timothy; Kalia, Rajiv; Nakano, Aiichiro; Vashishta, Priya; Ogata, Shuji; Rodgers, Stephen (1999). "Dynamics of Oxidation of Aluminium Nanoclusters using Variable Charge Molecular-Dynamics Simulations on Parallel Computers" (PDF) . Physical Review Letters . 82 (24): 4866. Bibcode :1999PhRvL..82.4866C. doi :10.1103/PhysRevLett.82.4866. เก็บถาวร(PDF)จากแหล่งดั้งเดิมเมื่อ 1 กรกฎาคม 2010
  15. ^ "EPCRA Section 313 Chemical List For Reporting Year 2006" (PDF) . US EPA เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม 2551 สืบค้นเมื่อ 30 กันยายน2551
  16. ^ โดย I. Levin; D. Brandon (1999). "Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequences". Journal of the American Ceramic Society . 81 (8): 1995–2012. doi :10.1111/j.1151-2916.1998.tb02581.x.
  17. ^ abc Paglia, G. (2004). "การกำหนดโครงสร้างของ γ-Alumina โดยใช้การคำนวณเชิงประจักษ์และหลักการแรกร่วมกับการทดลองสนับสนุน" (ดาวน์โหลดฟรี) Curtin University of Technology, Perth . สืบค้นเมื่อ2009-05-05 .
  18. ไวเบิร์ก อี.; ฮอลเลแมน เอเอฟ (2001) เคมีอนินทรีย์ . เอลส์เวียร์ไอเอสบีเอ็น 978-0-12-352651-9-
  19. ^ ab Skinner, LB; et al. (2013). "การเลี้ยวเบนร่วมและแนวทางการสร้างแบบจำลองสำหรับโครงสร้างของอะลูมินาเหลว" Phys. Rev. B . 87 (2): 024201. Bibcode :2013PhRvB..87b4201S. doi : 10.1103/PhysRevB.87.024201 .
  20. ^ Paradis, P.-F.; et al. (2004). "การวัดคุณสมบัติเทอร์โมฟิสิกส์แบบไม่สัมผัสของอะลูมินาของเหลวและที่เย็นลง". Jpn. J. Appl. Phys . 43 (4): 1496–1500. Bibcode :2004JaJAP..43.1496P. doi :10.1143/JJAP.43.1496. S2CID  250779901.
  21. ^ Shi, C; Alderman, OLG; Berman, D; Du, J; Neuefeind, J; Tamalonis, A; Weber, R; You, J; Benmore, CJ (2019). "โครงสร้างของอะลูมินาของเหลวที่ไม่มีโครงสร้างชัดเจนและเย็นจัดอย่างล้ำลึก" Frontiers in Materials . 6 (38): 38. Bibcode :2019FrMat...6...38S. doi : 10.3389/fmats.2019.00038 .
  22. ^ "สถิติและข้อมูลบ็อกไซต์และอะลูมินา" USGS เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 6 พฤษภาคม 2009 สืบค้นเมื่อ 5 พฤษภาคม2009
  23. ^ Alton T. Tabereaux, Ray D. Peterson (2014). "บทที่ 2.5 - การผลิตอะลูมิเนียม". ใน Seshadri Seetharaman (ed.). Treatise on Process Metallurgy . Elsevier. หน้า 839–917. ISBN 9780080969886-
  24. ^ Bordboland, Reza; Azizi, Asghar; Khani, Mohammad (2024). "การสกัดอะลูมินาจากแร่บ็อกไซต์เกรดต่ำ (หินดินดาน) โดยใช้กระบวนการเผาผนึกด้วยโซดามะนาวตามด้วยการชะล้างด้วยด่าง" Journal of Mining and Environment . 15 (3): 1131–1148. doi :10.22044/jme.2024.13905.2588.
  25. ^ Sun, Yue; Pan, Aifang (2023). "การสกัดอะลูมินาและซิลิกาจากบ็อกไซต์ที่มีซิลิกาสูงโดยการเผาผนึกด้วยโซเดียมคาร์บอเนตตามด้วยการชะล้างสองขั้นตอนด้วยน้ำและกรดซัลฟิวริก" RSC Advances . 13 : 23254–23266
  26. ^ "วิธีการผลิตอะลูมินาหลายวิธีและข้อดีของวิธีเหล่านั้น" Precise Ceramics . 3 เม.ย. 2024 . สืบค้นเมื่อ19 ส.ค. 2024 .
  27. ^ "Aloxite". ฐานข้อมูล ChemIndustry.com เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 25 มิถุนายน 2550 สืบค้นเมื่อ 24 กุมภาพันธ์ 2550
  28. ^ Evans, KA (1993). "คุณสมบัติและการใช้ของอะลูมิเนียมออกไซด์และอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์". ใน Downs, AJ (ed.). เคมีของอะลูมิเนียม อินเดียม และแกลเลียม . Blackie Academic. ISBN 978-0751401035-
  29. ^ "อะลูมินา". ตัวถอดรหัส INCI . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 5 กุมภาพันธ์ 2023 . สืบค้นเมื่อ20 มิถุนายน 2023 .
  30. ^ "Alumina (Ingredient Explained + Products)". SkinSort . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 15 ตุลาคม 2023 . สืบค้นเมื่อ 15 ตุลาคม 2023 .
  31. ^ Akers, Michael J. (2016-04-19). ผลิตภัณฑ์ยาปลอดเชื้อ: สูตร บรรจุภัณฑ์ การผลิต และคุณภาพ. CRC Press. ISBN 9781420020564-
  32. ^ Hudson, L. Keith; Misra, Chanakya; Perrotta, Anthony J.; Wefers, Karl และ Williams, FS (2002) "อะลูมิเนียมออกไซด์" ในสารานุกรมเคมีอุตสาหกรรมของ Ullmann , Wiley-VCH, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a01_557
  33. ^ อิชิกาวะ, เค.; มัตสึยะ, เอส. (2003). Comprehensive Structural Integrity. เล่ม 9. Elsevier Science. หน้า 169–214. ISBN 978-0-08-043749-1. ดึงข้อมูลเมื่อ27 พฤษภาคม 2567 .
  34. ^ "อะลูมินา (Al2O3), อะลูมิเนียมออกไซด์". Precise Ceramic . สืบค้นเมื่อ27 พฤษภาคม 2024 .
  35. ^ อะลูมิเนียมออกไซด์: ผู้เปลี่ยนเกมในเทคโนโลยีการเคลือบออปติก, Stanford Advanced Materials
  36. ^ " โลหะและแร่ธาตุในอุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์" USGS สืบค้นเมื่อ27 พฤษภาคม 2024
  37. ^ Mallick, PK (2008). Fiber-reinforced compounds materials, manufacturing, and design (3rd ed., [expanded and rev. ed.] ed.) Boca Raton, FL: CRC Press. หน้า 2.1.7 ISBN 978-0-8493-4205-9-
  38. ^ "Ballistic Resistance of Body Armor" (PDF) . กระทรวงยุติธรรมสหรัฐอเมริกา . NIJ . สืบค้นเมื่อ31 สิงหาคม 2018 .
  39. ^ Osborn, Joseph H. (2014). "ความเข้าใจและการระบุการชุบอโนไดซ์: สิ่งที่ผู้ผลิตจำเป็นต้องรู้". OMW Corporation . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-11-20 . สืบค้นเมื่อ 2018-06-02 .
  40. ^ Butterfield, Andrew; Szymanski, John (2018). พจนานุกรมอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดISBN 9780198725725. ดึงข้อมูลเมื่อ7 กันยายน 2024
  41. ^ Ross, Lisa (31 มกราคม 2024). "ทำไมจึงใช้อะลูมิเนียมออกไซด์ในเครื่องมือ?" วัสดุเซรามิกขั้นสูงสืบค้นเมื่อ7 กันยายน 2024
  42. ^ Jeewandara, Tamarasee (2 กันยายน 2021). "วัสดุสำหรับคิวบิตตัวนำยิ่งยวด" Phys . สืบค้นเมื่อ7 กันยายน 2024 .
  43. ^ Higashi GS, Fleming (1989). "ปฏิกิริยาเคมีพื้นผิวแบบต่อเนื่องจำกัดการเติบโตของสารไดอิเล็กตริก Al 2 O 3 คุณภาพสูง " Appl. Phys. Lett . 55 (19): 1963–65. Bibcode :1989ApPhL..55.1963H. doi :10.1063/1.102337.
  44. ^ Kim JB; Kwon DR; Chakrabarti K; Lee Chongmu; Oh KY; Lee JH (2002). "การปรับปรุงพฤติกรรมไดอิเล็กตริกของ Al 2 O 3โดยใช้โอโซนเป็นสารออกซิไดเซอร์สำหรับเทคนิคการสะสมชั้นอะตอม" J. Appl. Phys . 92 (11): 6739–42. Bibcode :2002JAP....92.6739K. doi :10.1063/1.1515951.
  45. ^ คิม, แจบอม; จักราบาร์ติ, คุนทัล; ลี, จินโฮ; โอ, คี-ยอง; ลี, ชองมู (2003). "ผลกระทบของโอโซนในฐานะแหล่งออกซิเจนต่อคุณสมบัติของฟิล์มบาง Al 2 O 3ที่เตรียมโดยการสะสมชั้นอะตอม" Mater Chem Phys . 78 (3): 733–38. doi :10.1016/S0254-0584(02)00375-9.
  46. ^ Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. (20 เมษายน 2017). "การกู้คืนตัวเก็บประจุนาโนอะลูมินาหลังจากไฟฟ้าแรงดันสูงพังทลาย" Scientific Reports . 7 (1): 932. Bibcode :2017NatSR...7..932B. doi :10.1038/s41598-017-01007-9. PMC 5430567 . PMID  28428625 
  47. ^ "GE Innovation Timeline 1957–1970". เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 16 กุมภาพันธ์ 2009 . สืบค้นเมื่อ 2009-01-12 .
  48. ^ "DailyMed - JUNEL FE 1/20- norethindrone acetate and ethinyl estradiol, and ferrous fumarate". dailymed.nlm.nih.gov . เก็บถาวรจากแหล่งดั้งเดิมเมื่อ 2017-03-13 . สืบค้นเมื่อ 2017-03-13 .
  49. ^ VB Mikhailik, H. Kraus (2005). "การจำแนกลักษณะการสเปกโตรสโคปีอุณหภูมิต่ำและการประกายแสงของ Al 2 O 3ที่โดปด้วย Ti " Nucl. Instr. Phys. Res. A . 546 (3): 523–534. Bibcode :2005NIMPA.546..523M. doi :10.1016/j.nima.2005.02.033.
  50. ^ Farndon, John (2001). อะลูมิเนียม . Marshall Cavendish. หน้า 19. ISBN 9780761409472อะลูมิเนียมออกไซด์ยังใช้ในการทำฉนวนหัวเทียนด้วย
  51. เดอ คาร์ล, โดนัลด์ (1969) การซ่อมนาฬิกาเชิงปฏิบัติ NAG Press Ltd.พี. 164. ไอเอสบีเอ็น 0719800307-
  52. ^ "Kashima Coat - ผลิตภัณฑ์ / บริการ | อโนไดซ์รุ่นใหม่ที่มีน้ำหนักเบา หล่อลื่นได้ดี และทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม คำตอบคือ Kashima Coat ของ Miyaki"
  • CDC - คู่มือฉบับพกพาเกี่ยวกับอันตรายจากสารเคมีของ NIOSH


ดึงข้อมูลจาก "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=อะลูมิเนียมออกไซด์&oldid=1248594346"