Conosciuto come allumina alfa nelle comunità di scienza dei materiali o alundum (in forma fusa) o aloxite nelle comunità mineraria e ceramica l’ossido di alluminio trova un ampio uso. La produzione mondiale annuale di ossido di alluminio nel 2015 è stata di circa 115 milioni di tonnellate, di cui oltre il 90% è utilizzato nella produzione di alluminio metallico. Gli usi principali degli ossidi di alluminio speciali sono nei refrattari, nelle ceramiche, nella lucidatura e nelle applicazioni abrasive. Grandi quantità di idrossido di alluminio, da cui si ricava l’allumina, sono usate nella produzione di zeoliti, pigmenti di titania di rivestimento, e come ritardante di fiamma/soppressore di fumo.
Oltre il 90% dell’ossido di alluminio, normalmente chiamato Smelter Grade Alumina (SGA), prodotto viene consumato per la produzione di alluminio, solitamente attraverso il processo di Hall-Héroult. Il resto, normalmente chiamato allumina speciale, è usato in un’ampia varietà di applicazioni che riflettono la sua inerzia, resistenza alla temperatura e resistenza elettrica.
RiempitiviModifica
Essendo abbastanza chimicamente inerte e bianco, l’ossido di alluminio è un riempitivo preferito per la plastica. L’ossido di alluminio è un ingrediente comune nella protezione solare ed è talvolta presente anche nei cosmetici come il fard, il rossetto e lo smalto per le unghie.
VetroModifica
Molte formulazioni di vetro hanno l’ossido di alluminio come ingrediente. Il vetro alluminosilicato è un tipo di vetro comunemente usato che spesso contiene dal 5% al 10% di allumina.
CatalisiModifica
L’ossido di alluminio catalizza una varietà di reazioni utili a livello industriale. Nella sua applicazione su larga scala, l’ossido di alluminio è il catalizzatore nel processo Claus per convertire i gas di scarto dell’idrogeno solforato in zolfo elementare nelle raffinerie. È anche utile per la disidratazione degli alcoli in alcheni.
L’ossido di alluminio serve come supporto per molti catalizzatori industriali, come quelli usati nell’idrodesolforazione e in alcune polimerizzazioni Ziegler-Natta.
Purificazione del gasModifica
L’ossido di alluminio è ampiamente usato per rimuovere l’acqua dai flussi di gas.
AbrasivoModifica
L’ossido di alluminio è usato per la sua durezza e resistenza. La sua forma naturale, il corindone, è un 9 sulla scala Mohs della durezza dei minerali (appena sotto il diamante). È ampiamente utilizzato come abrasivo, anche come sostituto molto meno costoso del diamante industriale. Molti tipi di carta vetrata utilizzano cristalli di ossido di alluminio. Inoltre, la sua bassa ritenzione di calore e il suo basso calore specifico lo rendono ampiamente utilizzato nelle operazioni di rettifica, in particolare negli utensili da taglio. Come polvere abrasiva del minerale aloxite, è uno dei componenti principali, insieme alla silice, del “gesso” per la punta della stecca usato nel biliardo. La polvere di ossido di alluminio è usata in alcuni kit di lucidatura e riparazione dei graffi per CD/DVD. Le sue qualità lucidanti sono anche alla base del suo uso nel dentifricio. È anche usato nella microdermoabrasione, sia nel processo meccanico disponibile attraverso dermatologi ed estetisti, sia come abrasivo dermico manuale usato secondo le indicazioni del produttore.
PaintEdit
I fiocchi di ossido di alluminio sono usati nelle vernici per effetti decorativi riflettenti, come nell’industria automobilistica o cosmetica.
Fibra compositaModifica
L’ossido di alluminio è stato usato in alcuni materiali in fibra sperimentali e commerciali per applicazioni ad alte prestazioni (ad esempio, Fiber FP, Nextel 610, Nextel 720). Le nanofibre di allumina, in particolare, sono diventate un campo di ricerca di interesse.
Armature per il corpoModifica
Alcune armature per il corpo utilizzano piastre in ceramica di allumina, di solito in combinazione con un supporto in aramide o UHMWPE per ottenere efficacia contro la maggior parte delle minacce dei fucili. L’armatura in ceramica di allumina è facilmente disponibile per la maggior parte dei civili nelle giurisdizioni in cui è legale, ma non è considerata di grado militare.
Protezione dall’abrasioneModifica
L’ossido di alluminio può essere coltivato come rivestimento sull’alluminio mediante anodizzazione o mediante ossidazione elettrolitica al plasma (vedere le “Proprietà” sopra). Sia la durezza che le caratteristiche di resistenza all’abrasione del rivestimento derivano dall’alta resistenza dell’ossido di alluminio, ma lo strato di rivestimento poroso prodotto con le procedure convenzionali di anodizzazione in corrente continua è compreso in una gamma di durezza C di 60-70 Rockwell che è paragonabile solo alle leghe di acciaio al carbonio indurito, ma notevolmente inferiore alla durezza del corindone naturale e sintetico. Invece, con l’ossidazione elettrolitica al plasma, il rivestimento è poroso solo sullo strato di ossido superficiale, mentre gli strati di ossido inferiori sono molto più compatti rispetto alle procedure standard di anodizzazione DC e presentano una maggiore cristallinità dovuta al fatto che gli strati di ossido vengono rifusi e densificati per ottenere cluster di α-Al2O3 con valori di durezza del rivestimento molto più elevati, circa 2000 Vickers.
L’allumina è usata per produrre piastrelle che sono attaccate all’interno delle linee di combustibile polverizzato e nei condotti dei gas di scarico nelle centrali elettriche a carbone per proteggere le aree ad alta usura. Non sono adatte per aree con forze d’impatto elevate, poiché queste piastrelle sono fragili e suscettibili di rottura.
Isolamento elettricoModifica
L’ossido di alluminio è un isolante elettrico usato come substrato (silicio su zaffiro) per circuiti integrati ma anche come barriera tunnel per la fabbricazione di dispositivi superconduttori come transistor a singolo elettrone e dispositivi superconduttori a interferenza quantistica (SQUIDs).
Per la sua applicazione come isolante elettrico nei circuiti integrati, dove la crescita conforme di un film sottile è un prerequisito e la modalità di crescita preferita è la deposizione di strato atomico, i film di Al2O3 possono essere preparati dallo scambio chimico tra trimetilalluminio (Al(CH3)3) e H2O:
2 Al(CH3)3 + 3 H2O → Al2O3 + 6 CH4
H2O nella reazione di cui sopra può essere sostituito da ozono (O3) come ossidante attivo e la seguente reazione ha luogo:
2 Al(CH3)3 + O3 → Al2O3 + 3 C2H6
I film di Al2O3 preparati usando O3 mostrano una densità di corrente di perdita 10-100 volte inferiore rispetto a quelli preparati con H2O.
L’ossido di alluminio, essendo un dielettrico con band gap relativamente grande, è usato come barriera isolante nei condensatori.
AltroModifica
Nell’illuminazione, l’ossido di alluminio trasparente è usato in alcune lampade a vapore di sodio. L’ossido di alluminio è anche usato nella preparazione di sospensioni di rivestimento in lampade fluorescenti compatte.
Nei laboratori chimici, l’ossido di alluminio è un mezzo per la cromatografia, disponibile in formulazioni basiche (pH 9,5), acide (pH 4,5 quando in acqua) e neutre.
La salute e le applicazioni mediche lo includono come materiale nelle sostituzioni dell’anca e nelle pillole anticoncezionali.
E’ usato come scintillatore e dosimetro per applicazioni di radioprotezione e terapia per le sue proprietà di luminescenza otticamente stimolata.
L’isolamento per forni ad alta temperatura è spesso prodotto con ossido di alluminio. A volte l’isolamento ha percentuali variabili di silice a seconda della temperatura nominale del materiale. L’isolamento può essere fatto in forme di coperte, pannelli, mattoni e fibre sciolte per vari requisiti di applicazione.
Piccoli pezzi di ossido di alluminio sono spesso usati come chip di ebollizione in chimica.
Si usa anche per fare isolanti per candele.
Utilizzando un processo di spray al plasma e mescolato con titania, è rivestito sulla superficie frenante di alcuni cerchi di biciclette per fornire resistenza all’abrasione e all’usura.
La maggior parte degli occhi di ceramica sulle canne da pesca sono anelli circolari fatti di ossido di alluminio.
Nella sua forma più fine in polvere (bianca), chiamata Diamantina, l’ossido di alluminio è usato come un abrasivo lucidante superiore in orologeria e orologeria.