Aliuminio oksidas (Al2O3) ir jo hidruota forma - hidratuotas aliuminio oksidas - turi platų taikymo spektrą pramonėje dėl savo ypatingų fizinių, cheminių ir termo-cheminių savybių. Straipsnyje apžvelgiami pagrindiniai hidratacijos procesai, plėvelių formavimas, korozijos atsparumas, terminiai ir elektriniai laidumo parametrai bei dažniausiai naudojamos taikymo sritys.
Hidruoto aliuminio oksido plėvelės formavimas ir savybės
Aliuminio lydinį panardinus į verdantį vandenį plėvelė nuolat tirštėja ir galiausiai pasiekia 0,7-2 µm storį. Oksido plėvelė yra bespalvė arba pieno baltumo, o vandens susidariusi oksido plėvelė yra aliuminio tipo hidratuotas aliuminio oksidas, kurio struktūra yra tanki. Plėvelė yra labai stabili esant pH nuo 3,5 iki 9 ir gali būti naudojama kaip dažų pagrindas. Perkaitinti garai virš 100 laipsnių skatina plėvelės susidarymą. Praktiškai procesas apima apdorojimą gryname 75-120 laipsnių vandenyje keletą minučių. Norint padidinti plėvelės storį, į gryną vandenį galima įpilti amoniako arba trietanolamino, kad susidarytų porėta oksido plėvelė. Amoniaku apdorota oksido plėvelė yra baltos spalvos ir vienodo atspalvio.
Cheminės konversijos ir pirmtakų pasirinkimas
Pirminiam aliuminio paviršių apdorojimui priimtina naudoti cirkonio turinčias tirpalus, o ne chromatus, ypač tinkamas cheminės konversijos dangai prieš dažant aliuminio lydinio dalis. Titanas ir chromas pasižymi labai panašiomis savybėmis ir nerūdija beveik visose natūraliose aplinkose. Puikus atsparumas korozijai atsiranda dėl ištisinio, stabilaus, tvirtai surišto ir ant jo paviršiaus suformuoto apsauginio oksido plėvelės sluoksnio. Didelis titano reagavimo ir stiprus afinitetas deguoniui leidžia jo metaliniam paviršiui iš karto sudaryti oksido plėvelę, kai jis yra veikiamas oro ar drėgnos aplinkos.
Retųjų žemių druskų oksido plėvelės ir jų perspektyvos
Retųjų žemių metalų druskų cheminė oksido plėvelė ateityje gali pakeisti chromato cheminio oksido plėveles. Medžiagą galima apdoroti panardinimu, o tirpalą dažnai reikia šildyti, kad ant netauriojo metalo paviršiaus susidarytų apsauginis sluoksnis. Jos atsparumas korozijai kyla dėl retųjų žemių oksido plėvelės, susidariusios ant paviršiaus. Procesams, kai nededama oksidatoriaus, pasitelkiamas bohmito sluoksnis (boehmite) ir retųjų žemių druskų tirpalas, kuris formuoja retųjų žemių turintį bohmito sluoksnį.
Kalio permanganatas ir kiti oksido plėvelės kūrimo metodai
Kalio permanganatas paprastai nėra laikomas idealiu korozijos inhibitoriumi aliuminiui, tačiau tinkamai apdorojus KMnO4 tirpale įmanoma sukurti apsauginę plėvelę Al2O3·MnO2. Procesas gali būti papildytas sandarinimu naudojant K2SiO3 tirpalą, kuris pagerina apsauginį efektą. Gryno aliuminio lydinių, kuriuose mažai vario, cinko ar geležies, trumpas 1 minučių apdorojimas vandeniniame KMnO4 tirpale gali suformuoti vienodą geltoną plėvelę, kuri primena chromatinę oksido plėvelę. Didesnio korozijos polinkio lydiniams rekomenduojama papildomai apdoroti verdančiu vandeniu arba garais, o plėvelė užsandarinama keliais etapais - vienas etapas aliuminio druskose, kitas - KMnO4 tirpale.
Kuo ypatingas hidroaliumo oksidas lyginant su chromatu
Geriausias plėvelės bruožas yra stabilumas net kai džiovinimo temperatūra viršija 65 laipsnius C arba kai medžiaga ilgai laikoma. Taip pat apžvelgiant su kitomis plėvelėmis, šiojo plėvelės savybės išlieka gana ilgai, o plėvelės tankis ir porų skaičius reguliuojami tirpalo sudėtimi ir terminėmis sąlygomis. Aliuminio lydiniams su didesniu korozijos polinkiu galima pasiekti storesnę apsauginę plėvelę daugkartiniu apdorojimu ir sandarinimu.
Aliuminis ir jo pagrindinės savybės
Aliuminis - metalas, panašus į plieną, žalvarį, varį, cinką ir titaną. Jis pasižymi mažu tankiu (2,7 g/cm3), lengvumu, puikiu šilumos ir elektros laidumu, atsparumu korozijai ir gebėjimu formuotis įvairiais būdais. Dėl mažo svorio aliuminis sumažina transporto išlaidas ir energijos suvartojimą, o jo plėvelės tampa pagrindu didesnei atsparumo korozijai užtikrinti. Aliuminio oksido plėvelė apsaugo nuo korozijos įvairiose terpėse ir jo paviršius pasižymi dideliu atsparumu esant šlako, šarmams ar organinėms rūgštims.
Terminiai ir mechaniniai parametrai
- Aliuminio laidumas: 237 W/(m·K) prie 27 oC; puikus šilumos laidininkas ir elektrinis laidininkas.
- Kietumas: Al2O3 keramika labai kieta ir atspari; gali būti naudojama didelių temperatūrų ir aukštos kokybės keramikoms.
- Atsparumas korozijai: atsparus daugelio rūgščių, šarmų ir drėgnų sąlygų poveikiui; skirtingos aplinkos įtakos rezultatas priklauso nuo oksido plėvelės ir priedų.
- Perdirbimas: 100% perdirbamas, energijos taupymo pranašumas ir aplinkosaugos nauda.
Papildomos taikymo sritys ir perspektyvos
Naudojamos medžiagos: Al2O3 milteliai keramikai, apsauginės plėvelės, uždegimo žvakių izoliatoriai, krosnių elementai ir tarpinės detales. Hidruotas aliuminio oksidas yra svarbus katalizatorių nešiklis, antipirenas plastikuose ir guminėse medžiagose, bei Li baterijų separatorių pramonėje dėl puikaus šilumos laidumo ir antipireno savybių. Taip pat naudojama kaip oro ar vandens valymo priedas dėl didelio specifinio paviršiaus pločio ir gebėjimo adsorbuoti koloidus bei organines medžiagas.
Pramonėje boksito žaliava egzistuoja įvairiomis formomis ir yra plačiai išgaunama Kinijoje bei kitose šalyse. Hidruoto aliuminio oksido savybės suvokiamos per kryžmines tyrimų sritis, įskaitant porų dydžių reguliavimą, grynumo didinimą mažų miltelių tyrimuose Li baterijoms, ir aktyvuotų Al2O3 dangų plėtrą.
Santrauka
Hidrato aliuminio oksidas pasižymi unikaliu deriniu: atsparumu korozijai, gebėjimu formuoti tankias plėveles, dideliu porų plotu ir aukštu cheminiu stabilumu. Jo plėvelės gali būti sustiprintos papildomais apdorojimo etapais ir sandarinimais, o Holivinskas su konkrečiomis priedų sistemomis leidžia pasiekti įvairių panaudojimo sričių optimizavimą. Šios savybės lemia jo plačias taikymo galimybes nuo aukštųjų technologijų keramikos iki baterijų technologijų ir nuotekų valymo sprendimų.
tags: #hidratuotas #aliuminio #oksidas