Welche Beziehung besteht zwischen Aluminiumoxid, Korund und Saphir?
①Aluminiumoxid
Im weitesten Sinne betrachten viele Menschen Aluminiumoxid als einen allgemeinen Begriff für Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxide und dergleichen, die eine Klasse von Verbindungen darstellen, die aus Aluminium, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen.
Genau genommen ist Aluminiumoxid (Al₂O₃) jedoch ein Oxid, das in der Erdkruste nach Siliziumdioxid das zweithäufigste Oxid ist. Es kommt häufig in Mineralien wie Feldspat und Glimmer vor. Industriell wird es häufig aus Bauxit, einem natürlichen mineralischen Rohstoff, gewonnen.
Aluminiumoxid hat eine komplexe Kristallstruktur mit zahlreichen Allotropen, die sich in über zehn Kristallformen unterteilen lassen, beispielsweise α, β, γ, δ, ε, ζ, η, θ, κ, λ, ρ und χ. α-Al₂O₃ ist eine stabile Phase, während die anderen Kristallformen Übergangsphasen sind. Alle Übergangsphasen wandeln sich bei 1.200 °C in die α-Phase um. Der Umwandlungsprozess umfasst das Aufbrechen und die Neukombination chemischer Bindungen, was zur Gitterneuordnung gehört. Er ist sehr energieintensiv und irreversibel. α-Al₂O₃ und γ-Al₂O₃ finden breite industrielle Anwendung.
α-Al₂O₃, allgemein bekannt als Korund, gehört zum trigonalen Kristallsystem mit einer Dichte von 3,96–4,01 g/cm³. Es ist ein anorganisches, nichtmetallisches Material mit extrem stabilen chemischen Eigenschaften. Es zeichnet sich durch hohe Härte (Mohshärte 9), hohen Schmelzpunkt (2050 °C), hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohen spezifischen Widerstand aus. Daher wird α-Al₂O₃-Mikropulver häufig in Bereichen wie Feuerfestmaterialien, Spezialkeramik, Schleifmitteln, der chemischen Industrie und der Elektronik eingesetzt.
γ-Al₂O₃ weist eine defekte Spinellstruktur mit unzureichenden Aluminiumionen auf und gehört zur aktivierten Tonerde. Es wird häufig in der Tonerdefamilie verwendet und spielt eine entscheidende Rolle in den Bereichen Adsorption, Katalysatoren und deren Träger.
②Korund
Korund ist der Name eines Edelsteinminerals, einem natürlich vorkommenden α-Al₂O₃-Kristall. Reiner Korund ist farblos und makellos, aber recht selten. Natürlicher Korund enthält in der Regel Spuren von Fe, Ti, Cr, Ni usw. und weist daher verschiedene Farben wie Schwarz, Dunkelblau, Blaugrau, Gelbgrau, Braun, Hellbraun usw. auf.
Korund lässt sich hinsichtlich seiner Verwendung in Edelsteinkorund und Industriekorund unterteilen. Industriekorund wird hauptsächlich im Bereich hochwertiger Schleifmittel eingesetzt und kann zu Korundschleifscheiben, Schleifscheiben, Schleifpapier und Schleifpulver verarbeitet werden. Er wird zum Polieren und Bearbeiten von Metallprodukten verwendet und dient als Lager für schnell rotierende Teile von Präzisionsinstrumenten. Ultrafeines Korundpulver wird häufig zum Schleifen und Reparieren von optischem Glas von Präzisionsinstrumenten verwendet.
Da das Angebot an natürlichem Korund zur Deckung der Nachfrage knapp war, wurde in der Industrie künstlicher Korund hergestellt. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Korundprodukten liegen im unterschiedlichen Aluminiumoxidgehalt und den unterschiedlichen Herstellungsverfahren.
Brauner Korund
Die Hauptphase in braunem Korund ist Al₂O₃ (94,5 % – 97 %). Zu den Verunreinigungsphasen zählen SiO₂, CaO, Fe₂O₃, MgO usw. Die Farbe ist braun. Aufgrund seiner hohen Härte, relativ hohen Zähigkeit und geringen Kosten ist es eines der am häufigsten verwendeten Schleifmittel im Schleifbereich und wird häufig zum Schleifen gewöhnlicher Stahlmaterialien verwendet.
Weißer Korund
Weißer Korund (WA) wird durch Schmelzen und Kristallisieren aus Aluminiumoxidpulver hergestellt. Im Vergleich zu braunem Korund stellt er höhere Anforderungen an die Wärmedämmung und Luftdurchlässigkeit von Lichtbogenöfen während der Produktion. Er ist reinweiß und von hoher Reinheit, weist jedoch Restporen in seinen Kristallen auf. Er ist hart und spröde, und seine Schleifkörner brechen beim Schleifen leicht, erzeugt jedoch wenig Wärme. Er eignet sich zum Schleifen von gehärtetem Stahl, Kohlenstoffstahl usw.
Mikrokristalliner Korund
Der Schmelzprozess von mikrokristallinem Korund (MA) ähnelt dem von braunem Korund, erfordert jedoch ein Abschrecken der Schmelze. Die entstehenden Schleifpartikel bestehen aus vielen winzigen Kristallkörnern mit einer Partikelgröße von weniger als 300 μm. Aufgrund seiner besseren Zähigkeit, Selbstschärfeigenschaft und höheren Festigkeit eignet es sich zum Schleifen von Kohlenstoffstahl, Edelstahl usw.
Zirkonkorund
Zirkonkorund (ZA) wird durch Schmelzen von Bauxit- oder Aluminiumoxidpulver und Zirkon im Lichtbogenofen hergestellt, wobei der ZrO₂-Anteil 25–45 % beträgt. Im Vergleich zu anderen Schleifmitteln weist es eine hervorragende Zähigkeit auf und eignet sich für Schwerlast- und Präzisionsschleifarbeiten.
Schwarzer Korund
Schwarzer Korund (BA), auch als künstlicher Schmirgel bekannt, wird durch Mischen und Sintern von Bauxit und Koks hergestellt. Er enthält Eisenoxid und geringe Mengen an Verunreinigungen und ist günstig, weist aber eine geringe Härte und schlechte Schneidleistung auf.
③Saphir und Rubin
Saphire und Rubine sind hochwertige Korunde, die mit geringen Mengen verschiedener Oxide dotiert sind. Rubine sind transparente, edelsteinartige Korundkristalle der roten Reihe, während Saphire transparente, edelsteinartige Korundkristalle in verschiedenen Farben außer Rot bezeichnen. Es ist zu beachten, dass Saphire nicht nur blau sind.
Saphir wird nicht nur als Edelstein verwendet, sondern findet aufgrund seiner hervorragenden physikalischen, chemischen und optischen Eigenschaften auch breite Anwendung in Spitzentechnologien wie Festkörperlasern, Infrarotfenstern, Substratwafern für Halbleiterchips und in der medizinischen Behandlung.
④Abschluss
Aluminiumoxid, genauer gesagt Aluminiumtrioxid, hat die chemische Formel Al₂O₃. Es gibt viele polymorphe Varianten, wobei α-Al₂O₃ und γ-Al₂O₃ die häufigsten sind.
Korund ist der Name eines Edelsteinminerals, das in der Natur als α-Al₂O₃-Kristall vorkommt. Da das Angebot an natürlichem Korund zur Deckung der Nachfrage knapp ist, hat sich in der Industrie künstlicher Korund herausgebildet, der in einkristallinen und polykristallinen Korund unterteilt wird.
Saphire und Rubine sind α-Al₂O₃-Einkristalle, die aufgrund der Dotierung mit kleinen Mengen verschiedener Oxide unterschiedliche Farben aufweisen. Zudem sind sie eine Art hochwertiger Einkristallkorund.