① Alumina
Em termos gerais, muitas pessoas consideram alumina um termo genérico para óxidos de alumínio, hidróxidos de alumínio e similares, que são uma classe de compostos formados por alumínio, oxigênio e hidrogênio.
Em termos estritos, a alumina, ou seja, o óxido de alumínio com a fórmula química Al₂O₃, é um óxido que ocupa o segundo lugar em termos de teor na crosta terrestre, perdendo apenas para o dióxido de silício. É encontrada em abundância em minerais como o feldspato e a mica. Industrialmente, é frequentemente extraída da bauxita, uma matéria-prima mineral natural, para a obtenção da alumina.
A estrutura cristalina da alumina é complexa, com muitos alótropos, que podem ser divididos em mais de dez formas cristalinas, como α, β, γ, δ, ε, ζ, η, θ, κ, λ, ρ e χ. Dentre elas, a α-Al₂O₃ é uma fase estável, enquanto as demais formas cristalinas são fases de transição. Todas essas fases de transição se transformam na fase α a 1200 °C. O processo de transformação envolve a quebra e recombinação de ligações químicas, o que caracteriza a reorganização da rede cristalina. Requer uma quantidade muito grande de energia e é um processo irreversível. α-Al₂O₃ e γ-Al₂O₃ têm sido amplamente utilizados na indústria.
O α-Al₂O₃, comumente conhecido como coríndon, pertence ao sistema cristalino trigonal com densidade de 3,96–4,01 g/cm³. É um material inorgânico não metálico com propriedades químicas extremamente estáveis, apresentando alta dureza (dureza 9 na escala de Mohs), alto ponto de fusão (2050 °C), alta resistência mecânica, boa resistência ao desgaste, excelente resistência à corrosão e alta resistividade. Portanto, o micropó de α-Al₂O₃ é amplamente utilizado em áreas como materiais refratários, cerâmicas especiais, materiais abrasivos, indústria química e eletrônica.
O γ-Al₂O₃ possui uma estrutura espinélio defeituosa com quantidade insuficiente de íons de alumínio e pertence à família das aluminas ativadas. É amplamente utilizado nos campos da alumina e desempenha um papel crucial nas áreas de adsorção, catálise e como suporte para esses materiais.
② Coríndon
Coríndon é o nome de um mineral precioso, um cristal de α-Al₂O₃ encontrado naturalmente na natureza. O coríndon puro é incolor e sem defeitos, mas é bastante raro. O coríndon natural geralmente contém traços de Fe, Ti, Cr, Ni, etc., apresentando assim diferentes cores, como preto, azul escuro, azul-acinzentado, amarelo-acinzentado, marrom, castanho, entre outras.
O coríndon pode ser dividido em coríndon de grau gema e coríndon industrial em termos de uso. O coríndon industrial é usado principalmente na área de materiais abrasivos de alta qualidade, podendo ser transformado em rebolos, discos de desbaste, lixas e pó abrasivo. É utilizado para polimento e processamento de produtos metálicos e também como mancais para as partes giratórias de instrumentos de precisão. O pó de coríndon ultrafino é amplamente utilizado para retificação e reparo de lentes ópticas de instrumentos de precisão.
Devido à escassez de coríndon natural para atender à demanda, o coríndon artificial surgiu na indústria. As principais diferenças entre esses produtos de coríndon residem nos diferentes teores de alumina e em seus diferentes processos de fabricação.
Coríndon marrom
A principal fase do coríndon marrom é o Al₂O₃ (representando 94,5% a 97%), e as fases de impureza incluem SiO₂, CaO, Fe₂O₃, MgO, etc. Possui coloração marrom. Com alta dureza, tenacidade relativamente alta e baixo custo, é um dos abrasivos mais utilizados na área de retificação, sendo frequentemente empregado na retificação de materiais de aço comuns.
Coríndon branco
O coríndon branco (WA) é produzido a partir de pó de alumina por meio de fusão e cristalização. Comparado ao coríndon marrom, apresenta maiores exigências quanto ao isolamento térmico e à permeabilidade ao ar em fornos elétricos a arco durante a produção. Possui coloração branca pura e alta pureza, porém contém poros residuais em seus cristais. É duro e quebradiço, e seus grãos abrasivos se rompem facilmente durante a moagem, mas gera pouco calor. É adequado para moagem de aço temperado, aço de alto carbono, etc.
coríndon microcristalino
O processo de fundição do coríndon microcristalino (MA) é semelhante ao do coríndon marrom, mas requer o resfriamento rápido do líquido fundido. As partículas abrasivas resultantes são compostas por muitos grãos cristalinos minúsculos com tamanho inferior a 300 μm. Devido à sua maior tenacidade, propriedade de autoafiação e alta resistência, é adequado para retificar aço carbono, aço inoxidável, etc.
Coríndon de zircônia
O coríndon de zircônia (ZA) é produzido pela fusão de pó de bauxita ou alumina e zircão em um forno de arco elétrico, com ZrO₂ representando de 25% a 45%. Comparado a outros tipos de abrasivos, possui excelente tenacidade e pode ser usado para retificação de alta precisão e cargas pesadas.
Coríndon preto
O coríndon preto (BA), também conhecido como esmeril artificial, é produzido pela mistura e sinterização de bauxita e coque. Contém óxido de ferro e uma pequena quantidade de impurezas, sendo de baixo custo, porém com baixa dureza e desempenho de corte insatisfatório.
③ Safira e rubi
As safiras e os rubis são, na verdade, coríndons de alta qualidade dopados com pequenas quantidades de diferentes óxidos. Os rubis são cristais de coríndon transparentes de qualidade gema, pertencentes à série vermelha, enquanto as safiras referem-se a cristais de coríndon transparentes de qualidade gema em várias cores, exceto o vermelho. Vale ressaltar que as safiras não são exclusivamente azuis.
Além de ser usada como pedra preciosa, a safira, com suas excelentes propriedades físicas, químicas e ópticas, tem sido amplamente aplicada em tecnologias de ponta, como lasers de estado sólido, janelas infravermelhas, substratos para chips semicondutores e tratamentos médicos.
④ Conclusão
A alumina, ou trióxido de alumínio, tem a fórmula química Al₂O₃. Apresenta muitas variações polimórficas, sendo α-Al₂O₃ e γ-Al₂O₃ as mais comuns.
Coríndon é o nome de um mineral precioso, um cristal de α-Al₂O₃ encontrado naturalmente na natureza. Devido à escassez de coríndon natural para atender à demanda, o coríndon artificial surgiu na indústria, sendo dividido em coríndon monocristalino e coríndon policristalino.
Safiras e rubis são monocristais de α-Al₂O₃ que exibem cores diferentes devido à dopagem com pequenas quantidades de óxidos diversos, e também são um tipo de coríndon monocristalino de alta qualidade.