پودر آلومینا ( اکسید آلومینیوم )

شرکت فیدار پودر سرام ویرا تولیدکننده تخصصی پودر سرامیکی اکسید آلومینیوم در ایران است. اکسید آلومینیوم جزء خانواده ترکیبات غیرآلی با فرمول شیمیایی Al₂O₃ است. این اکسید، یک اکسید آمفوتر مهم است و به‌دلیل تنوعی که در استفاده در صنایع مختلف دارد، دارای نام‌های تجاری مختلفی از جمله  آلومینا، کوراندوم وغیره است. شرکت سرام پودر با توجه تکنولوژی بسیار دقیق و پیچیده در فرآیند تولید پودر اکسید آلومینیوم، توانایی تولید انواع گریدهای آن را دارد.

اين پودر سراميکی به علت داشتن سختی بالا می‌تواند در صنعت پوليش و ساينده‌ها كاربرد بسياری داشته باشد. از طرفی با كنار هم قرار دادن مورفولوژی مناسب و سختی مطلوب علاوه بر كاهش زبری سطحی، می‌توان درخشندگی بالاتری در طی عمليات پوليش بر روی سطوح ايجاد كرد. خوشبختانه آلومينای توليدی ما هر دو ويژگی بسيار مهم در عمليات پوليش را دارا است. در صنعت كاشی – سرامیک، ظروف بهداشتی و چينی‌آلات، نقش آلومينا به‌عنوان لعاب بسيار حائز اهميت است، به‌طوری كه موجب كاهش دمای زینتر، افزايش مقاومت به سايش و افزايش چسبندگی لعاب می‌شود. آلومينای سرام پودر با درصد مطلوب آلفا و اندازه دانه ريز می‌تواند بهترين كيفيت سطحی را برای لعاب اين صنايع تامين كند. در صنعت نسوز و سراميک‌های چگال مهندسی، آلومينا جزء اصلی تشكيل‌دهنده محصول نهایی اين صنايع است. پارامترهای آلومينای مصرفی در اين صنايع بسيار حساس و تاثيرگذار است. اين واحد فناور قادر به كنترل اين پارامترها از جمله ميزان سودا و نوع توزيع اندازه دانه بسته به نياز صنايع مذكور است.

پودرهای آلومینای تولیدشده در شرکت سرام پودر از نظر خواص و ویژگی‌هایی نظیر خلوص شیمیایی حداقل ۹۹.۴ درصد، توزیع اندازه ذرات مناسب و سطح ویژه مطلوب است. از طرف دیگر با توجه به تکنولوژی فرآیند تولید و هم‌چنین دانش پیشین در رابطه با تولید پودر آلومینا، توانایی تغییر در پارامترهایی همچون، سطح ویژه، درصد فاز آلفا، اندازه ذرات و همچنین موفولوژی ذرات را دارد که از طرف دیگر با توجه به شرایط اقتصادی حاکم بر بازار دنیا، از نظر قیمت قابل رقابت با محصولات دیگر است.

اکسید آلومینیوم ( Aluminum oxide ) و فازهای آلومینا

آلومینا با فرمول شیمیایی (Al₂O₃) ماده‌ای آمفوتریک، بی‌بو، سفید رنگ و از نظر شيميايي خنثی است. آلومینا به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی و مکانیکی جالبی که دارد، یکی از پرکاربردترین سرامیک‌ها است که در مصارف پزشکی (ایمپلنت‌های ارتوپدی)، الکترونیک، کاتالیست‌ها، ساینده‌ها، جاذب‌ها و خشک‌کننده‌ها استفاده می‌شود. یکی از عمده‌ترین موارد استفاده از این ماده، در صنایع تولید و ساخت سرامیک و سرامیک‌های مهندسی است. این ماده همچنین در فازهای مختلفی وجود دارد. گیبسیت (Al(OH)₃) و بوهمیت (AlOOH) پرمصرف‌ترین پیش‌سازها برای تهیه آلومینا هستند. در طول عملیات حرارتی، هیدروکسیدهای آلومینیوم قبل از رسیدن به فاز پایدار ترمودینامیکی آلفاآلومینا، به آلومیناهای میانی نیمه‌پایدار تبدیل می‌شوند. سختی و استحکام بالا، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و خوردگی، مقاومت در برابر سایش و غیره، از جمله ویژگی‌ها و خواص فازهای میانی آلومینا است. به عبارتی می‌توان گفت که آلومینا دارای هفت فاز نیمه‌پایدارγ ،δ ،κ ،ρ ،η ، θ و  χ و یک فاز پایدار ( α )  می‌باشد. بوهمیت در محدوده دمایی 500-550 درجه سانتیگراد با خروج آب ساختاری به گاماآلومینا تبدیل می‌شود. تبدیل فاز مونوکلینیک γ-Al₂O₃ به فاز هگزاگونال α- Al₂O₃  با کاهش حجم حدود 10 درصد و افزایش دانسیته زیادی همراه است. انتقال θ- Al₂O₃ به γ-Al₂O₃ در محدوده دمایی 1200 – 1050 درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد. این انتقال از طریق مکانیسم جوانه‌زنی و رشد دانه‌ اتفاق می‌افتد و تحت تأثیر چندین پارامتر مانند اندازه دانه، ترکیب شیمیایی و سرعت گرمایش است. تبدیل θ- Al₂O₃ بهα- Al₂O₃  برای فرآیند زینتر و درنتیجه برای کنترل میکروساختار بسیار مهم است.

در رابطه با دسته‌بندی پودر آلومینا، فازهای گاما و آلفا به دلیل دارابودن ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد، از پرکاربردترین فازهای آلومینا به حساب می­آیند. از این رو، در ادامه  ویژگی‌های این دو فاز آلومینا بررسی خواهد شد.

آلفا آلومینا ( α )

آلفا آلومینا یا اکسید آلومینیوم با ساختار آلفا (کوراندوم) پایدارترین فاز آلومینا است که معمولا به شکل یک پودر سفیدرنگ دیده می‌شود. این فاز آلومینا دارای سطح ویژه بسیار کم، مقاومت در برابر دماهای بالا و خنثی است. همچنین به دلیل سطح ویژه کم، مکان‌های فعال سطحی زیاد و اندازه ذرات بزرگ، فعالیت کاتالیزوری کمتری در مقایسه با گاماآلومینا دارد. ویژگی‌های آلومینای آلفا عبارت‌اند از :

• عايق حرارت و دما
• سختي بالا
• شوک‌پذيری حرارتی بالا
• پایداری فاز و سختی و استحکام بالا
• سازگار با محیط زیست
• نيمه‌هادی
• مقاومت در برابر سایش

نانوذرات آلفاآلومینا به‌عنوان یکی از پایدارترین انواع فازهای آلومینا، در حوزه‌های مختلفی کاربرد داشته و مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده در تولید مواد بیوزیستی (پروتزهای بدن، لمینت‌ها و کامپوزیت‌ها)، استفاده در ساخت و تولید مقاوم‌ترین و باکیفیت‌ترین سرامیک‌ها، استفاده در تولید انواع نسوز، تولید پلاستیک، پارچه فیبر و لامپ سدیم، مواد نیمه‌هادی، مواد ضد آب پیشرفته و غیره از جمله موارد استفاده از این فاز است.

آلومینای گاما ( γ )

گاماآلومینا یک فاز شبه‌پایدار از آلومینا است و درنهایت به آلفا آلومینا تبدیل می‌شود. همچنین یک آلومینای فعال شناخته می‌شود. فعال‌بودن این ماده معمولا به دلیل تخلخل زیاد در ساختار آن می‌باشد. آلومینای گاما که اهمیت تجاری و صنعتی آن به دلیل کاربرد فراوان به‌عنوان یک عامل خشک‌کننده در فرآیندهای نفتی در چند سال گذشته به‌شدت افزایش یافته است، می‌تواند با دهیدراته‌شدن هر یک از هیدرات‌های اکسید آلومینیوم شناخته‌شده به جز دیاسپور، تشکیل شود و با از دست‌دادن آب، به‌طور مستقیم به آلفاآلومینا تبدیل شود. این نوع آلومینا نسبت به ذرات آلفاآلومینا دارای هدایت حرارتی (عایق حرارتی)کمتری است. آلومینای گاما یک پودر سفیدرنگ با ذرات بسیار ریز است. این ماده به‌عنوان یک آلومینای نیمه‌پایدار، معمولا از طریق دهیدراتاسیون حرارتی ماده معدنی تولید می‌شود. این نوع از فازهای آلومینا دارای خواص و ویژگی‌هایی می‌باشد. از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود :

• تخلخل بالا
• نفوذپذیر
• دارای سطح ويژه بالا
• فعالیت کاتالیزوری بالا
• اندازه کوچک ذرات
• درصد خلوص بسیار بالا
• دانسیته بالا
• مقاومت در برابر درجه حرارت بالا

این فاز معمولا به‌عنوان پراستفاده‌ترین نوع فازهای آلومینا شناخته می‌شود. از جمله موارد استفاده از این نوع فاز عبارتند از: سرامیک، لوازم آرایشی و بهداشتی، مواد ضد آب، پرداخت مواد، ابزار تیز و برنده، مواد فلورسنت، لامپ‌های سدیم، صنعت هوا – فضا،  صنعت پتروشیمی، حامل کاتالیزور (واکنش‌گر)، پاک‌سازی اگزوز خودرو، کریستال و محصولات شیشه‌ای، تولید سنگ‌های مصنوعی، مواد کامپوزیتی، مواد نیمه‌هادی، محصولات فلزی و غیره.

نانوذرات گامااآلومینا نسبت به دیگر فازهای آلومینا سمی‌تر و خطرناک‌تر می‌باشد. این نوع آلومینا معمولا علاوه بر تحریک مکانیکی چشم، تحریک دستگاه گوارش، تهوع و استفراغ با مشکلات تنفسی نیز همراه می‌باشد. به‌همین دلیل نیز آلومینای گاما به‌منظور مراقبت و نگهداری به شرایطی خاص نیاز دارد. این ماده حتما باید در یک مکان خشک و خنک با تهویه مناسب نگهداری شود.

آلومینای بتا ( δ )

نوع دیگری از فازهای آلومینا وجود دارد که معمولا با نام ذرات اکسید آلومینیوم بتا ( Al ₂ O ₃ – δ ) شناخته می‌شود. این نوع آلومینا دارای ساختار شش وجهی و لایه‌لایه می‌باشد. استفاده از آلومینای بتا به عنوان یک الکترولیت جامد، عمده‌ترین کاربرد آن به حساب می‌آید. به‌عبارتی می‌توان گفت که  β – Alumina یک ماده رسانای یون سریع است که به‌عنوان غشا در چندین نوع سلول الکتروشیمیایی نمک مذاب استفاده می‌شود. این نوع از فازهای آلومینا معمولا برای تولید باتری سدیم – گوگرد، سدیم آمالگام (سلول هیدروژن)، موتور حرارتی سدیم، ذخیره انرژی الکتریکی، حسگرهای مختلف، تولید ابر خازن‌ها، سلول‌های سوختی، باتری‌های جامد و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خواص و ویژگی‌های آلومینای بتا بر روی یون و هدایت الکتریکی (انتقال یون‌ها از طریق کانال‌های موجود در ساختار بتا آلومینا) باعث می‌شود که این ماده در زمینه ذخیره انرژی بسیار مناسب باشد. باتری‌های تولید شده با این فاز، دارای ماندگاری و طول عمر بسیار بالایی می‌باشند.