Aluminiumoxid ist die Verbindung von Aluminium mit Sauerstoff. Es ist ein weißes, sehr lockeres Pulver. Anders als die meisten Pulver ist es nicht in Wasser löslich, sondern ausschließlich in starken Säuren und Basen.
Seine Oberflächenstruktur ist extrem porös. Wie sehr hängt vom direkten Herstellungsprozess ab, bzw. Die dort aufgewandte Temperatur.
Aluminiumoxid wird im technischen Bereich auch Elektrokorund, kurz ELK genannt.
Wie wird Aluminiumoxid hergestellt?
Das Aluminiumoxid wird durch das Bayer-Verfahren gewonnen. Dabei wird das Bauxit in Natronlauge aufgeschlossen und so das Aluminiumoxid gewonnen. Dies wird durch Entzug des Wassers gemacht, also in dem man es brennt, sintert oder kalziniert.
Profis schaffen die Herstellung auch aus Gibbsit oder Böhmin als Grundstoff. Dabei muss der Stoff extrem vorsichtig dehydriert werden.
Die berühmteste Herstellung ist jedoch als Nebenprodukt in Feststoffraketen. Dabei wird es durch die Verbrennung von Aluminiumpulver, in Kombination mit Ammoniumperchlorat, erzeugt.
Darüber hinaus, weist auch das reine Aluminium nach einer entsprechend langen Lagerung eine dünne Schicht Aluminiumoxid auf. Dies liegt daran, dass diese Ablagerungen das Metall vor Korrosion schützen. Dieser Prozess wird auch als Selbstpassivierung bezeichnet. Mit Hilfe einer elektrolytisch aufgetragenen Aluminiumoxidschicht kann man, mittels Eloxation, die aluminiumhaltigen Oberflächen von Nutzgegenständen mit einer sehr harten und vor allem auch korrosionsbeständigen Schutzschicht überziehen. Dieses Verfahren benutzt man bevorzugt bei der Fertigung von Elektrolytkondensatoren
Welche Eigenschaften hat Aluminiumoxid?
Das Aluminiumoxid hat viele Eigenschaften, weswegen es auch vielseitig einsetzbar ist.
Die physikalischen Eigenschaften: Das Oxid ist ein extrem guter Isolator. Darüber hinaus hat es eine Durchschlagsfestigkeit von stolzen 35 kV/mm. Seine Wärmeleitfähigkeit liegt bei Standardbedingungen bei 35,6–39 W·m−1·K−1.
Da die Schmelztemperatur bei stolzen 2072°C liegt, muss es bei einer Mindesttemperatur von 1900°C weiter verarbeitet werden.
Die chemischen Eigenschaften: Das Aluminiumoxid oder auch Al2O3 gehört zu den Amphoren Salzen. Das bedeutet, dass es sowohl als Säure in Verbindung mit einer Base, als auch als Base in Verbindung mit einer Säure reagiert. Das Pulver geht jedoch, ab einer Temperatur von 800°C, in ein sowohl säure- als auch basenunlösliche α-Al2O3 über.
Die mechanischen Eigenschaften: Die genauen Eigenschaften der Erzeugnisse aus Aluminiumoxid hängen von dem Herstellungsprozess, genau genommen von der Reinheit, des Endproduktes ab. Dabei gilt, dass je reiner das gewonnenen Oxid, desto besser sind seine jeweiligen Eigenschaften. Um möglichst reines Oxid zu bekommen, ist der Herstellungsprozess und auch die Weiterverarbeitung aufwendig.
Wofür wird das Aluminiumoxid verwendet?
Das Oxid hat eine Mohs’sche Härte von 9 bis 9,5. Aus diesem Grund wird es unter anderem in Messinstrumenten, wie Uhren oder auch in Schleifmitteln verwendet.
Wurde das Oxid durch Kalzinieren gewonnen, dann wird es vornehmlich in der Keramik eingesetzt. Hier wird das Aluminiumoxid vor allem in der Industrie verwendet. Dort hat es sich mittlerweile als technische Keramik fest etabliert. Das liegt zum Großteil daran, dass viele Bauteile zunehmend miniaturisiert werden.
In der Elektrotechnik wir das Aluminiumoxid, angesichts seiner hohen relativen Dielektrizitätskonstante, gerne in verschiedenen elektrischen Feldern eingesetzt. Also in Streifenleitungen und diversen Kondensatoren der Hochfrequenztechnik.
Dank eines neuen Sinterverfahrens, ist es aber auch möglich das Oxid in bruchsicherere Gläsern zu verwenden.