コランダムとは何ですか？

コランダム（Al2O3）には豊富な原料があり、地殻の重量の約25％を占めています。それは安価であり、多くの優れた特性を持っています。 Al2O3にはさまざまな結晶があり、2種類以上の変種が報告されていますが、主にα-Al3O2、β-Al3O2、γ-Al3OXNUMXのXNUMX種類があります。

表形式のコランダム

γ-Al2O3はスピネル構造であり、高温で不安定であり、単一の材料として使用されることはめったにありません。 β-Al2O3は本質的にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むアルミン酸塩です。その化学組成はRO・6Al2O3とR2O・11Al2O3、六角形格子、密度3.30〜3.63g / cm3、1400〜1500で近似できます。それは℃で分解し始め、2℃でα-Al3O1600に変化します。 α-Al2O3は高温型で、融点と同じくらい安定した温度で、不純物含有量に関係する密度は3.96〜4.01g/cm3です。ユニットセルは鋭いプリズムで、自然のコランダム、ルビー、サファイアの形で存在します。 α-Al2O3は、コンパクトな構造、低活性、優れた電気的特性、および優れた機械的特性を備えています。モース硬度は9です。α-Al2O3は六方晶系、コランダム構造、a = 4.76、c=12.99に属します。

Al2O3は高い機械的強度を持っています。 Al2O3の組成が純粋であるほど、強度は高くなります。機械的強度は、デバイスの磁器やその他の機械部品の製造に使用できます。 Al2O3の抵抗率は高く、電気絶縁性能は良好で、室温での抵抗率は1015Ω・cm、絶縁耐力は15kV/mmです。 Al2O3は、その絶縁性と強度を利用して、基板、ソケット、スパークプラグ、回路シェルなどに加工できます。Al9O2は、硬度が高く、モース硬度が3で、耐摩耗性に優れているため、工具、砥石、研磨剤、ドローイングダイ、ベアリング、ベアリングブッシュ、人工宝石。 Al2050OXNUMXは高い融点と耐食性を備えています。融点はXNUMX℃です。 Be、Sr、Ni、Al、V、Ti、Mn、Fe、CO、水酸化ナトリウム、ガラス、スラグなどの溶融金属の侵食に対して優れた耐性があります。また、高い抵抗があります。不活性雰囲気ではSi、P、Sb、Biと相互作用しないため、耐火材料、炉管、ガラス引き抜きるつぼ、中空ボール、ファイバー、熱電対保護カバーなどとして使用できます。

Al2O3は優れた化学的安定性を備えています。多くの複雑な硫化物、リン、ヒ化物、塩化物、窒化物、臭化物、ヨウ化物、乾燥フッ化物、硫酸、塩酸、硝酸、およびフッ化水素酸は、Al2O3と相互作用しません。したがって、純金属および単結晶成長るつぼ、人間の関節、人工骨などに作ることができます。Al2O3は光学特性を持ち、Na蒸気ランプ管、マイクロ波フェアリング、赤外線ウィンドウ、レーザーを作るための光透過材料に作ることができます。振動部品。 Al2O3のイオン伝導度は、太陽電池や蓄電池の材料として使用されています。 Al2O3は、セラミック表面の金属化技術でも一般的に使用されています。

アルミナベースの溶融コランダムの主な結晶相は、1.0〜1.5mmのサイズのコランダム相とインターレース結晶です。残りは微量のルチル、アルミナ、チタン酸アルミニウムで、コランダム相の内側または結晶相の間にあります。少量のガラス相。中国では、110,000年以上の絶え間ない努力の末、ボーキサイトベースの溶融コランダムの製錬プロセスが大きく進歩し、年間生産能力は2万トンを超えています。ボーキサイトベースの溶融コランダムは、さまざまな耐火レンガや成形されていない耐火材料の原料として使用されています。たとえば、高炉キャスタブルの密なコランダムを部分的に置き換えることができ、低クリープを生成するためのマトリックス材料および粒状材料として使用されます。高アルミナ質れんがは、他のAl3O2-SiOXNUMX耐火物の白いコランダムの代わりに使用され、高性能製品を製造します。

ブラウンコランダム製錬は、アルミニウムは鉄、シリコン、チタンなどよりも酸素に対する親和性が高いという基本原理に基づいています。還元剤の量を制御することにより、ボーキサイトの主な不純物は還元製錬によって還元され、還元された不純物が形成されますフェロシリコン合金。コランダムメルトから分離して、要件を満たす結晶品質と2％を超えるAl3O94.5含有量の茶色のコランダムを取得します。 Fe2O3は還元されてフェロシリコン合金を生成し、製錬プロセス中に除去されますが、少量の酸化鉄とアルミナで生成されたスピネルが製品に残っています。 TiO2は、製錬プロセス中に部分的にフェロシリコン合金に還元され、そのかなりの部分が茶色のコランダムに残ります。これは、茶色のコランダムの着色の主な要因です。 CaOとMgOは製錬工程で還元するのが難しく、原料中のCaOとMgOのほとんどは製品に残っています。 Na2OとK2Oは製錬プロセス中に高温で揮発する可能性がありますが、還元できず、茶色のコランダムに残るため、品質に大きな影響を与えます。

茶色のコランダム

茶色のコランダムの原料は、α-アルミナ結晶粒と少量のガラス相で構成され、α-アルミナ結晶は、Ti2O3を含むAl2O3固体溶液で構成され、ガラス相は、主に二酸化チタンと二酸化シリコンなどで構成されています。電気アーク炉に存在する微量酸化物。材料組成。これらの酸化物はガラス相を構成し、アルミナ粒子の結晶構造への溶解度は低い。 Ti2O3は、Tiがアルミナ粒子に溶解できる唯一の酸化物です。 TiO2は、熱力学的に安定したTiの酸化物です。茶色のコランダムの製錬と還元の間に、TiO2の一部がチタンの亜酸化に還元されます。（Ti2O3）、1000℃以上では、酸素がGa-アルミナ粒子に拡散し、Ti2O3を酸化してより安定したTiO2にした後、α-アルミナ粒子で包むことができるため、二酸化チタンのほとんどはα-アルミナです。結晶の固溶体粒子が存在します。

茶色のコランダムに含まれる過剰なTiO2はガラス相に残ることはできませんが、アルミナと反応してチタン酸アルミニウム（TiO2・Al2O3）を形成します。チタン酸アルミニウムは、α-アルミナ粒子とガラス相の間の界面の第2相です。茶色のコランダムの靭性は、TiO2結晶核の成長とともに増加します。 α-アルミナ結晶粒に均一に分散したTiO2相は、α-アルミナ粒子を強化します。茶色のコランダム固溶体Ti3OXNUMXにより、茶色のコランダムが青色に見えます。

Ti2O3は、Tiがアルミナ粒子に溶解できる唯一の酸化物です。 TiO2は、熱力学的に安定したTiの酸化物です。茶色のコランダムの製錬と還元の間に、TiO2の一部がチタンの亜酸化に還元されます。（Ti2O3）、1000℃以上では、酸素がGa-アルミナ粒子に拡散し、Ti2O3を酸化してより安定したTiO2にした後、α-アルミナ粒子で包むことができるため、二酸化チタンのほとんどはα-アルミナです。結晶の固溶体粒子が存在します。茶色のコランダムに含まれる過剰なTiO2はガラス相に残ることはできませんが、アルミナと反応してチタン酸アルミニウム（TiO2・Al2O3）を形成します。チタン酸アルミニウムは、α-アルミナ粒子とガラス相の間の界面の第2相です。茶色のコランダムの靭性は、TiO2結晶核の成長とともに増加します。 α-アルミナ結晶粒に均一に分散したTiO2相は、α-アルミナ粒子を強化します。茶色のコランダム固溶体Ti3OXNUMXにより、茶色のコランダムが青色に見えます。