Tài liệu Ôxít nhôm pdf

Ôxít nhôm
Nguồn: wapedia.mobi

Ôxít nhôm hay nhôm ôxít là một hợp chất hóa học của nhôm và ôxy với
công thức hóa học Al
2
O
3
. Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng
đồng các ngành
khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu. Nó có hệ số giãn nở
nhiệt
0.063 (đơn vị ?), nhiệt độ nóng chảy 2054°C.
Ôxít nhôm là thành phần chính của bôxít, loại quặng chủ yếu chứa nhôm.
Trong công nghiệp, bôxít được tinh luyện thành ôxít nhôm thông qua
công nghệ
Bayer
và sau đó được chuyển thành nhôm kim loại theo công nghệ Hall-Heroult.
Quặng bôxít là Al
2
O
3
không tinh khiết có chứa các ôxít sắt (III) (Fe
2
O
3
) và
ôxít silíc (SiO
2
). Nó được làm tinh khiết nhờ công nghệ Bayer: Al
2

O
3
+ 3 H
2
O + 2
NaOH (nhiệt) > 2NaAl(OH)
4
. Ôxít sắt (III) Fe
2
O
3
không hòa tan trong dung
dịch kiềm. Ô xít silíc SiO
2
bị hòa tan thành silicat Si(OH)
6
-6
. Trong quá trình lọc,
Fe
2
O
3
bị loại bỏ. Bổ sung thêm axít thì hiđrôxít nhôm (Al(OH)
3
) kết tủa. Silicat
vẫn còn trong dung dịch. Sau đó, Al(OH)
3
(nhiệt) > Al
2
O

3
+ 3 H
2
O. Al
2
O
3
ở
đây là alumina.
Các loại đá quý như
hồng ngọc và xaphia chủ yếu là ôxít nhôm, màu của
chúng là do các tạp chất gây ra.
Ôxít nhôm là lớp bảo vệ cho nhôm kim loại chống lại tác động ăn mòn của
không khí. Nhôm kim loại là một chất hoạt động hóa học mạnh với ôxy trong
không khí và nó nhanh chóng tạo ra một lớp mỏng ôxít nhôm trên bề mặt. Lớp
ôxít nhôm này rất vững chắc, không cho không khí thẩm thấu qua và nhôm không
bị
ôxí hóa tiếp. Độ dày và các thuộc tính của của lớp ôxít này có thể được tăng
cường bằng quá trình gọi là
anốt hóa. Một loạt các hợp kim, chẳng hạn như đồng
thau-nhôm
, khai thác thuộc tính này bằng cách cho thêm một lượng nhỏ nhôm vào
hợp kim của
đồng và thiếc để tăng tính chống ăn mòn.
Ôxít nhôm là một chất cách nhiệt và cách điện tốt. Trong dạng tinh thể, nó
được gọi là
corunđum (Số CAS là 1302-74-5 và có độ cứng cao (theo thang độ
cứng Mohs đạt tới 9) làm cho nó thích hợp để sử dụng như là vật liệu mài mòn và
như là thành phần của các thiết bị cắt.
Trong vật liệu gốm

Ôxít nhôm là một thành phần của
vật liệu gốm alumina thuộc nhóm lưỡng
tính
. Chất này có thể nằm trong các nguồn như: caolanh, đất sét, fenspat, alumina
vôi hóa, alumina ngậm nước.
Do alumina có nhiệt độ nóng chảy cao, vật liệu gốm sứ alumina vẫn giữ
được 90% độ bền ở 1100°C và được dùng để chế tạo các chi tiết cần có tính chịu
nhiệt. Vật liệu gốm sứ alumina nung có thể cứng hơn
cacbua vonfram hay ziricon
và có tính chống mài mòn cực tốt do đó được dùng để chế tạo các chi tiết nghiền,
dụng cụ & dao cắt, ổ bạc làm việc ở nhiệt độ cao và rất nhiều chi tiết cơ khí khác.
Alumina là yếu tố quan trọng thứ hai sau
silica (điôxít silíc). Cùng với silica và
các ôxít trợ chảy, alumina ngăn chặn sự kết tinh (nhờ đó tạo thành thủy tinh - men
ổn định).
Alumina là yếu tố chính làm tăng độ bền cho men: tăng
độ bền kéo, giảm
độ
giãn nở nhiệt, tăng độ cứng và tăng khả năng chống ăn mòn hóa học. Thêm
alumina nói chung làm tăng nhiệt độ nóng chảy của men; tuy nhiên, trong một số
công thức có chứa xôđa-vôi (hiđrôxít
natri- hiđrôxít canxi, thêm một lượng nhỏ
alumina lại làm giảm nhiệt độ nóng chảy. Tăng hàm lượng Al
2
O
3
làm men "cứng"
hơn, bền & ổn định hơn trên khoảng nhiệt độ rộng hơn (tuy nhiên hàm lượng cao
quá có thể dẫn đến "crawling", lỗ kim và bề mặt thô ráp). Thêm alumina vào ngăn
chặn sự kết tinh và hóa mờ của men trong quá trình làm nguội. Ngược lại, thêm

một lượng nhỏ CaO giúp giảm độ nhớt của men nóng chảy (nghĩa là men chảy
lỏng hơn).
Alumina vôi hóa không sử dụng làm nguồn cung cấp Al
2
O
3
cho men nhưng
alumina ngậm nước nghiền thật mịn có thể cung cấp Al
2
O
3
và cho mặt men mờ
xỉn. Cao lanh, fenspat, nephelin syenit là những nguồn cung cấp tốt nhất, trong đó
lý tưởng nhất là cao lanh do nó còn ảnh hưởng quan trọng đến sự tạo thành huyền
phù, độ keo Trong công thức men, nên sử dụng tối đa fenspat và cao lanh làm
nguồn cung cấp Al
2
O
3
cho đến khi hàm lượng chất kiềm đạt tới mức giới hạn, sau
đó bổ sung lượng alumina nếu cần bằng alumina ngậm nước.
Alumina là yếu tố khống chế độ chảy loãng của men nung (vì alumina giúp
hình thành những mối liên kết chặt giữa ôxít trợ chảy và silica), giữ không cho
men chảy loãng và chảy khỏi bề mặt phủ men. Đây là lý do nó được gọi là "ôxít
trung gian".
Tỉ số silica trên alumina là chỉ số chính cho biết độ bóng mặt men. Khi
không có
bo, tỉ số silica trên alumina nhỏ hơn 5:1 thường cho mặt men khá mờ
xỉn. Tỉ số lớn hơn 8:1 thường cho mặt men bóng nếu không có sự hiện diện của
titan, kẽm, magiê hay canxi. Alumina ngậm nước có thể tạo bọt và làm đục men.

Alumina vôi hóa có thể được sử dụng trong thành phần thân đất sét thay
cho đá lửa khi cần (làm thân nung cứng và trắng hơn) nhưng nó đắt hơn nhiều so
với đá lửa