آلومینای ذوب‌شده صورتی، قرمز و یاقوتی

رنگ‌آمیزی این دسته از آلومینای ذوب‌شده به مقدار اکسید کروم مخلوط‌شده با آلومینای کلسینه‌شده بستگی دارد. آن‌ها به روشی مشابه فیوزدآلومینا تولید می‌شوند و بسته به میزان اکسید کروم موجود در آن‌ها، از یکدیگر متمایز می‌شوند:

 آلومینای ذوب‌شده صورتی با 20/0 – 07/0 درصد Cr₂O₃، آلومینای ذوب‌شده قرمز با 70/0 – 20/0 درصد Cr₂O₃، آلومینای ذوب‌شده یاقوتی از 50/2 – 50/1 درصد Cr₂O₃.

فیوزدآلومینای صورتی از نظر عملکرد چندان برتر از فیوزدآلومینای سفید نیست. فقط رنگ آن متفاوت است و همین امر می‌تواند لکه آهن قابل‌مشاهده در چرخ‌های سفید را بپوشاند. افزودن Cr₂O₃ به مقدار 5 – 1 درصد به کوراندوم یا شبکه آلفاآلومینا، باعث انبساط بسیار کمتری نسبت به TiO₂ می‌شود. مقدار میکروسختی فیوزدآلومینای صورتی با افزایش مقدار Cr₂O₃  افزایش می‌یابد که ساییدگی کمتری را نسبت به آلومینای ذوب‌شده سفید نشان می‌دهد. ترکیب Al₂O₃ – Cr₂O₃  با بیش از 5/2 درصد Cr₂O₃، برای اهداف ساینده استفاده نمی‌شود. مقادیر بیشتر کروم در این ترکیب، در دیرگدازهای ذوب‌شده ریختنی مشاهده می‌شود.

آلومینای ذوب‌شده تک‌کریستالی

آلومینای ذوب‌شده تک‌کریستالی، شامل تک‌کریستال‌هایی است که از مذاب حاوی سولفید شکل گرفته‌اند. این نوع از فیوزدآلومینا، خواص سایشی و خودتیزشوندگی خوبی دارد. برای برش سرد مناسب است و به قدرت کمتری نسبت به فیوزدآلومینای سفید نیاز دارد. آلومینای ذوب‎‌شده تک‌کریستالی، به رنگ سفید مایل به خاکستری یا صورتی است. ناخالصی اصلی آن TiO₂ است که بین 6/0 – 2/0 درصد متغیر است.

مطابق گفته‌های ریج‌وی و گلیز، آلومینای ذوب‌شده تک‌کریستالی، از ذوب بوکسیت در یک کوره الکتریکی همراه با پیریت سولفید آهن، تراشه‌های آهن و زغال‌سنگ تولید می‌شود. از آنجایی که کریستا‌ل‌های به‌دست‌آمده خیلی کوچک بودند، ریج‌وی، افزودن مقدار کمی کربنات سدیم بدون آب یا آهک را برای به‌دست‌آوردن کریستال‌های آلفاآلومینای بزرگتر پیشنهاد کرد. در هر بار شارژ کوره، 74 درصد بوکسیت کلسینه‌شده، 15 درصد تراشه‌های آهنی، 6 درصد کک، 4 درصد پیریت و 1 درصد کربنات سدیم بدون آب یا آهک با هم مخلوط می‌شوند. بخشی از آلومینا احیا شده و با گوگرد حاصل از پیریت ترکیب می‌شود و سولفید آلومینیوم را تشکیل می‌دهد. کربنات سدیم بدون آب و آهک نیز به سولفید تبدیل می‌شوند و دمای ذوب آلومینا را کاهش می‌دهند. در طول خنک‌شدن، کریستال‌های آلفاآلومینا با اندازه حدود 15/0 میلی‌متر از مذاب سولفید متبلور می‌شوند. مقدار واقعی گوگرد Al₂S₃ نباید بیش از 3 درصد و کمتر از 2 درصد از جرم کل باشد. مواد ذوب‌شده هنگام تماس با آب تجزیه می‌شوند، زیرا قسمت غالب سولفیدها یا محلول هستند یا هیدرولیز می‌شوند و کریستال‌های آلومینای آزاد‌شده جمع‌آوری می‌شوند. روزچوک، یک ماده بسیار خالص را با روشی مشابه با استفاده از آلومینای کلسینه‌شده به‌جای بوکسیت و گوگرد به‌جای پیریت تولید کرد. جونز، تولید آلومینای ذوب‌شده تک‌کریستال را از بوکسیت به همراه Na₂O و CaO پیشنهاد کرد.

آلومینا – زیرکونیای ذوب‌شده

ساینده‌های آلومینا – زیرکونیای ذوب‌شده، برای اولین بار توسط ساندرز و وایت در سال 1917 آزمایش شدند. . آن‌ها دریافتند که افزودن زیرکونیا باعث می‌شود ساینده‌ای با کریستال‌های ریزتر و تافنس شکست بالاتر تولید شود. محصول آلومینا – زیرکونیایی که آن‌ها به‌ دست آوردند برای سنگ‌زنی قطعات ریختگی فولادی مناسب بود. در سال 1956 پولچ، سه چرخ ساینده متفاوت را با هم مقایسه کرد:

 آلومینای ذوب‌شده، زیرکونیای ذوب‌شده پایدارشده (حاوی 5 درصد CaO) و بادلیت (ماده معدنی اکسید زیرکونیوم).

تست‌های سنگ‌زنی انجام‌شده با این سه چرخ در فشار 84/9 کیلوگرم بر سانتی‌متر‌ مربع و با سرعت 2896 متر در دقیقه نشان داد که زیرکونیای پایدارشده بهترین راندمان سنگ‌زنی را داشته است. همچنین از تیتانیا به‌منظور بالابردن سطح کیفی ماده ساینده استفاده شد که به دلیل هزینه بالای مواد خام تیتانیا و زیرکونیا، آلومینای ذوب‌شده مورد استقبال بیشتری قرار گرفت. سپس فوت، چرخ‌های ساینده‌ای ساخت که در آن‌ها 50 درصد فیوزدآلومینا و 50 درصد زیرکونیا به‌صورت مکانیکی با هم ترکیب شده بودند که راندمان سنگ‌زنی آن از چرخ‌هایی با جنس فیوزدآلومینای خالص، فراتر رفت. در اواخر دهه 1950، علاقه زیادی به آلومینا – زیرکونیای ذوب‌شده نشان داده شد. مارشال و روزچوک، آلومینای کلسینه‌شده و 60 – 10 درصد زیرکونیا را به همراه کمتر از 1 درصد اکسیدهای دیگر ذوب کردند. اکسید سدیم به 1/0 درصد محدود شد تا مقدار بتا آلومینا را کاهش دهد که سختی پایین‌تری نسبت به آلفاآلومینا دارد.

تجهیزات قالب‌گیری سنتی قادر به نگهداری 150 تا 5000 کیلوگرم دانه‌های آلومینا – زیرکونیا هستند که تنها یک مزیت جزئی نسبت به آلومینای ذوب‌شده معمولی دارد. پیشرفت بزرگ تنها در صورتی حاصل می‌شود که سرعت خنک‌سازی به میزان زیادی افزایش یابد و مذاب در لایه‌هایی با ضخامت 10 میلی‌متر انجماد شود. ترکیب آلومینا – زیرکونیای ذوب‌شده تنها پس از یافتن روش‌هایی برای خنک‌سازی سریع، از نظر اقتصادی سودآور شد.

به‌منظور افزایش سرعت خنک‌سازی، در سال 1970 کالموس از ریختن مذاب درون قالب متحرک استفاده کرد. همچنین مارشال و پت، مذاب را بین دو سیلندر فولادی دوار خنک‌شده با آب حرکت می‌دادند. بر اساس نظریه پت و کینی، روش دیگر برای سردکردن سریع مواد مذاب، ریختن مذاب در بستری از قطعات پیش‌ساخته از همان ترکیب مذاب بود. مولر همچنین از قطعات فروسیلیس که به عنوان محصول جانبی از تولید آلومینای ذوب‌شده قهوه‌ای به ‌دست می‌آمد، به‌ عنوان یک محیط خنک‌کننده برای آلومینا – زیرکونیای ذوب‌شده استفاده کرد.

از طرف دیگر، وزنیاک دریافت که دانه‌های آلومینا – زیرکونیا حاوی منافذ و شکاف‌های ریز زیادی است که تأثیر منفی بر چقرمگی آن می‌گذارد. اگر در حین انجماد از تماس با نیتروژن هوا جلوگیری شود، این منافذ و شکاف‌ها ناپدید می‌شوند. به گفته باکستیگل، هوا را می‌توان با افزودن مقدار کمی ماده کاهنده کمی قبل از ریختن مذاب، حذف کرد. عامل کاهنده روی سطح مذاب شنا می‌کند و CO تشکیل‌شده از تماس با نیتروژن جلوگیری می‌کند. روش دیگر جلوگیری از تماس نیتروژن، پوشاندن مذاب با یک پوشش CO₂ در هنگام ریختن و انجماد اولیه است. به این ترتیب، زیرکونیای جامدشده دارای 50 – 40 درصد چقرمگی بالاتری خواهد بود.