Aluminiumoxid Al₂O₃ - Vorteile, Einsatz

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Letzter Autor: Lara, , 4.355 Zeichen
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🎓 Aluminiumoxid ist ein vielseitiger Werkstoff in der Hochleistungskeramik: Er gilt mit seinen unterschiedlichen Reinheitsgraden als der am meisten eingesetzte keramische Hochleistungswerkstoff. Bei Keramik-Anwendungen wird Al₂O₃ aufgrund des geringen dielektrischen Verlustfaktors und der hohen elektrischen Isolation und Druckfestigkeit, als Dielektrikum eingesetzt. Aluminiumoxid-Keramik wird in den unterschiedlichsten Varianten verwendet.



Vorteile von Aluminiumoxid in der Keramik

  • Exzellente elektrische Isolation (1x1014 bis 1x1015 Ωcm)
  • Mechanische Festigkeit (Mittel bis sehr hoch – 300 bis 630 MPa)
  • Hervorragende Gleiteigenschaften
  • 1000 bis 1500°C Einsatztemperatur (ohne mechanische Belastung)
  • Starke Beständigkeit gegen Korrosion und Verschleiß
  • Biokompatibilität und Lebensmittelverträglichkeit
  • Sehr hohe Druckfestigkeit (2000 bis 4000 MPa)
  • Geringe Dichte (3,75 bis 3,95 g/cm3)
  • Hohe Härte (15 bis 19 GPa)
  • Mittlere Fähigkeit zur Wärmeleitung (20 bis 30 W/mK)
Produkte aus Aluminiumoxid von CeramTec

Einsatz von Aluminiumoxid-Keramik

  • Werkzeuge für die Umformtechnik
  • Elektroindustrie (Hochleistungssubstrate und Widerstandstragkörper)
  • Verschleißschutz und Ballistik (Kacheln)
  • Endoprothesen
  • Textiltechnik (Fadenführer)
  • Zündkerzen
  • Dicht- und Regelscheiben für Wasserhähne und Ventile
  • Maschinenbau
  • Beleuchtungstechnik (Kühlkörper)
  • Thermische Prozesse (Schutzrohre)
  • Chemische Industrie (Katalysatorträger)
  • Hochleistungssubstrate und Widerstandstragkörper für die Elektroindustrie,
  • Dicht- und Regelscheiben für Wasserhähne und Ventile
  • Kühlkörper für die Beleuchtungstechnik

Gewinnung und Einsatzbereiche von Aluminiumoxid

Aluminiumoxid ist die Sauerstoffverbindung des chemischen Elements Aluminium. Um es herzustellen wird der natürliche Rohstoff Bauxit durch Aufschließen in Natronlauge gewonnen (Bayer-Verfahren) – dadurch entsteht Aluminiumhydroxid. Durch die Entziehung des Wassers mittels Kalzinierens oder Sintern erhält man anschließend Aluminiumoxid. Meist wird für die technische Keramik Korund, eine Gruppe von Mineralien mit der chemischen Zusammensetzung Al2O3, eingesetzt, dabei existieren grob- und feinkörnige Varianten. Die Eigenschaften des Rohstoffes hängen von der Reinheit und dem Herstellungsprozess des Aluminiumoxid ab. Da Verunreinigungen vermieden werden müssen, kann die Herstellung aufwendig sein. Die Anwendungsmöglichkeiten für Aluminiumoxid außerhalb der Keramikherstellung sind sehr vielfältig, der größte Teil wird dabei für die Herstellung von Aluminium verwendet. Des Weiteren findet man den Rohstoff in der Chemie, unter anderem als Katalysator oder Adsorbens. Aufgrund der hohen Härte kann Aluminiumoxid ideal als Schleif- oder Poliermittel verwendet werden (z.B. Reiniger für Glaskeramik, Autopflegemittel). Gesintertes Aluminiumoxid (Korund) kann als feuerfestes Material in Anlagen und Laborgeräten verwendet werden, da die Schmelztemperatur über 2000 Grad Celsius beträgt. Aluminiumhydroxid gilt als eines der wichtigsten anorganischen Flammschutzmittel, das auch als Füllstoff verwendet wird. Während eines Feuers findet die thermische Zersetzung von Aluminiumhydroxid in Aluminiumoxid und Wasser statt. Durch die Zerfallsreaktion wird Wärmeenergie verzehrt. So wird der Zündquelle Energie entzogen.

Weitere Einsatzbereiche

Ist Aluminiumoxid schädlich?

Aluminiumoxid wird bei der Bewertung gerne mit Aluminium verwechselt, welches in Verdacht steht, gesundheitliche Schäden hervorzurufen. Keramische Aluminiumoxid-Werkstoffe sind hingegen unbedenklich. Durch die oxidierte Form zeigen sie eine extrem hohe chemische Beständigkeit in unterschiedlichen sauren und basischen Medien und es werden im Gebrauch keine relevanten Mengen an Aluminium-Ionen freigesetzt. Weiterhin besteht beim Einsatz von Aluminiumoxid-Bauteilen kein Risiko feinen Staub oder Nanoteilchen einzuatmen. Hier müssen nur während der Herstellung, bei der Verarbeitung von feinem Pulver, Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.