Conocido como alfa alúmina en las comunidades de la ciencia de los materiales o alundum (en forma fundida) o aloxita en las comunidades de la minería y la cerámica, el óxido de aluminio tiene un amplio uso. La producción mundial anual de óxido de aluminio en 2015 fue de aproximadamente 115 millones de toneladas, de las cuales más del 90% se utiliza en la fabricación de aluminio metálico. Los principales usos de los óxidos de aluminio especiales son los refractarios, la cerámica, el pulido y las aplicaciones abrasivas. Grandes tonelajes de hidróxido de aluminio, del que se deriva la alúmina, se utilizan en la fabricación de zeolitas, pigmentos de revestimiento de titanio y como retardante del fuego/supresor del humo.
Más del 90% del óxido de aluminio, normalmente denominado alúmina de grado de fundición (SGA), producido se consume para la producción de aluminio, normalmente mediante el proceso Hall-Héroult. El resto, normalmente llamado alúmina especial, se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones que reflejan su inercia, resistencia a la temperatura y resistencia eléctrica.
RellenosEditar
Al ser bastante inerte químicamente y blanco, el óxido de aluminio es un relleno favorito para los plásticos. El óxido de aluminio es un ingrediente común en los protectores solares y a veces también está presente en los cosméticos, como el colorete, el lápiz de labios y el esmalte de uñas.
VidrioEditar
Muchas formulaciones de vidrio tienen óxido de aluminio como ingrediente. El vidrio de aluminosilicato es un tipo de vidrio de uso común que suele contener entre un 5% y un 10% de alúmina.
CatálisisEditar
El óxido de aluminio cataliza una variedad de reacciones que son útiles a nivel industrial. En su aplicación a mayor escala, el óxido de aluminio es el catalizador en el proceso Claus para convertir los gases residuales de sulfuro de hidrógeno en azufre elemental en las refinerías. También es útil para la deshidratación de alcoholes a alquenos.
El óxido de aluminio sirve de soporte catalizador para muchos catalizadores industriales, como los utilizados en la hidrodesulfuración y en algunas polimerizaciones Ziegler-Natta.
Purificación de gasesEditar
El óxido de aluminio se utiliza ampliamente para eliminar el agua de las corrientes de gas.
AbrasivoEditar
El óxido de aluminio se utiliza por su dureza y resistencia. Su forma natural, el corindón, es un 9 en la escala de Mohs de dureza mineral (justo por debajo del diamante). Se utiliza ampliamente como abrasivo, incluso como sustituto mucho menos costoso del diamante industrial. Muchos tipos de papel de lija utilizan cristales de óxido de aluminio. Además, su baja retención de calor y su bajo calor específico hacen que se utilice ampliamente en operaciones de lijado, especialmente en herramientas de corte. Como mineral abrasivo en polvo, la aloxita es uno de los principales componentes, junto con la sílice, de la «tiza» de la punta del taco utilizada en el billar. El polvo de óxido de aluminio se utiliza en algunos kits de pulido de CD/DVD y de reparación de arañazos. Sus cualidades de pulido también están detrás de su uso en la pasta de dientes. También se utiliza en la microdermoabrasión, tanto en el proceso de la máquina disponible a través de dermatólogos y esteticistas, y como un abrasivo dérmico manual utilizado de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
PaintEdit
Las escamas de óxido de aluminio se utilizan en la pintura para obtener efectos decorativos reflectantes, como en las industrias de la automoción o la cosmética.
Fibra compuestaEditar
El óxido de aluminio se ha utilizado en unos pocos materiales de fibra experimentales y comerciales para aplicaciones de alto rendimiento (por ejemplo, Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Las nanofibras de alúmina, en particular, se han convertido en un campo de investigación de interés.
Blindaje corporalEditar
Algunos blindajes corporales utilizan placas de cerámica de alúmina, normalmente en combinación con un respaldo de aramida o UHMWPE para lograr la eficacia contra la mayoría de las amenazas de fusil. El blindaje de cerámica de alúmina está disponible para la mayoría de los civiles en las jurisdicciones en las que es legal, pero no se considera de grado militar.
Protección contra la abrasiónEditar
El óxido de aluminio puede crecer como un recubrimiento sobre el aluminio por anodización o por oxidación electrolítica de plasma (ver las «Propiedades» más arriba). Tanto la dureza como las características de resistencia a la abrasión del recubrimiento tienen su origen en la alta resistencia del óxido de aluminio, aunque la capa de recubrimiento porosa producida con los procedimientos convencionales de anodización por corriente continua se encuentra dentro de un rango de dureza C de 60-70 Rockwell, que es comparable sólo a las aleaciones de acero al carbono endurecidas, pero considerablemente inferior a la dureza del corindón natural y sintético. En cambio, con la oxidación electrolítica por plasma, el recubrimiento es poroso sólo en la capa de óxido superficial, mientras que las capas de óxido inferiores son mucho más compactas que con los procedimientos estándar de anodizado por corriente continua y presentan una mayor cristalinidad debido a que las capas de óxido se refunden y densifican para obtener agrupaciones de α-Al2O3 con valores de dureza del recubrimiento mucho más elevados, alrededor de 2000 de dureza Vickers.
La alúmina se utiliza para fabricar baldosas que se fijan en el interior de los conductos de combustible pulverizado y de los gases de combustión en las centrales eléctricas de carbón para proteger las zonas de alto desgaste. No son adecuadas para zonas con grandes fuerzas de impacto, ya que estas baldosas son frágiles y susceptibles de romperse.
Aislamiento eléctricoEditar
El óxido de aluminio es un aislante eléctrico que se utiliza como sustrato (silicio sobre zafiro) para circuitos integrados, pero también como barrera de túnel para la fabricación de dispositivos superconductores, como los transistores de un solo electrón y los dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID).
Para su aplicación como aislante eléctrico en circuitos integrados, donde el crecimiento conforme de una película delgada es un prerrequisito y el modo de crecimiento preferido es la deposición de capas atómicas, las películas de Al2O3 pueden prepararse mediante el intercambio químico entre trimetilaluminio (Al(CH3)3) y H2O:
2 Al(CH3)3 + 3 H2O → Al2O3 + 6 CH4
El H2O en la reacción anterior puede ser sustituido por el ozono (O3) como oxidante activo y entonces tiene lugar la siguiente reacción:
2 Al(CH3)3 + O3 → Al2O3 + 3 C2H6
Las películas de Al2O3 preparadas utilizando O3 muestran una densidad de corriente de fuga entre 10 y 100 veces menor en comparación con las preparadas con H2O.
El óxido de aluminio, al ser un dieléctrico con una brecha de banda relativamente grande, se utiliza como barrera aislante en los condensadores.
OtrosEditar
En iluminación, el óxido de aluminio transparente se utiliza en algunas lámparas de vapor de sodio. El óxido de aluminio también se utiliza en la preparación de suspensiones de revestimiento en las lámparas fluorescentes compactas.
En los laboratorios de química, el óxido de aluminio es un medio para la cromatografía, disponible en formulaciones básicas (pH 9,5), ácidas (pH 4,5 cuando está en agua) y neutras.
Las aplicaciones médicas y de salud incluyen su uso como material en las prótesis de cadera y en las píldoras anticonceptivas.
Se utiliza como centelleador y dosímetro para la protección contra las radiaciones y las aplicaciones terapéuticas por sus propiedades de luminiscencia estimulada ópticamente.
El aislamiento de los hornos de alta temperatura se fabrica a menudo con óxido de aluminio. A veces, el aislamiento tiene porcentajes variables de sílice en función de la temperatura nominal del material. El aislamiento puede fabricarse en forma de manta, tablero, ladrillo y fibra suelta para diversos requisitos de aplicación.
Los trozos pequeños de óxido de aluminio se utilizan a menudo como virutas de ebullición en química.
También se utiliza para fabricar aislantes de bujías.
Siguiendo un proceso de pulverización de plasma y mezclado con titania, se recubre en la superficie de frenado de algunas llantas de bicicleta para proporcionar resistencia a la abrasión y al desgaste.
La mayoría de los ojos de cerámica de las cañas de pescar son anillos circulares hechos de óxido de aluminio.
En su forma de polvo más fino (blanco), llamado Diamantina, el óxido de aluminio se utiliza como abrasivo de pulido superior en relojería y fabricación de relojes.