Qual é a relação entre alumina, coríndon e safira?
①Alumina
Em um sentido amplo, muitas pessoas consideram alumina como um termo geral para óxidos de alumínio, hidróxidos de alumínio e similares, que são uma classe de compostos compostos de alumínio, oxigênio e hidrogênio.
A rigor, porém, a alumina, ou seja, o óxido de alumínio com a fórmula química Al₂O₃, é um óxido que ocupa o segundo lugar, atrás apenas do dióxido de silício, em termos de conteúdo na crosta terrestre. É amplamente encontrada em minerais como feldspato e mica. Industrialmente, é frequentemente extraída da bauxita, uma matéria-prima mineral natural, para obter 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. Entre elas, α-Al₂O₃ é uma fase estável, enquanto as outras formas cristalinas são fases de transição. Todas essas fases de transição se transformarão na fase α a 1200 °C. O processo de transformação envolve a quebra e a recombinação de ligações químicas, que pertencem à reorganização da rede. Requer uma quantidade muito grande de energia e é um processo irreversível. α-Al₂O₃ e γ-Al₂O₃ têm sido amplamente utilizados na indústria.
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 de Mohs 9), 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 íons de alumínio insuficientes e pertence à alumina ativada. É amplamente utilizado na família da alumina e desempenha um papel crucial nas áreas de adsorção, catalisadores e seus carreadores.
2Coríndon
Coríndon é o nome de um mineral precioso, um cristal de α-Al₂O₃ que ocorre naturalmente na natureza. O coríndon puro é incolor e impecável, 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, bege e assim por diante.
O coríndon pode ser dividido em coríndon de grau gema e coríndon industrial em termos de utilização. O coríndon industrial é usado principalmente na área de materiais abrasivos de alta qualidade e pode ser transformado em rebolos de coríndon, discos de desbaste, lixas e pó abrasivo. É usado para polir e processar produtos metálicos e pode ser usado como rolamentos para peças de rotação rápida de instrumentos de precisão. O pó de coríndon ultrafino é amplamente utilizado para desbaste e reparo de vidros ópticos 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 nos diferentes processos de fabricação.
Corindo marrom
A fase principal do coríndon marrom é o Al₂O₃ (representando 94,5% a 97%), e as fases de impurezas incluem SiO₂, CaO, Fe₂O₃, MgO, etc. Possui cor marrom. Com alta dureza, tenacidade relativamente alta e baixo custo, é um dos abrasivos mais utilizados na área de retificação, sendo frequentemente utilizado para retificar materiais de aço comuns.
Coríndon branco
O coríndon branco (WA) é obtido a partir do pó de alumina por fusão e cristalização. Comparado ao coríndon marrom, apresenta requisitos mais elevados de isolamento térmico e permeabilidade ao ar em fornos elétricos a arco durante a produção. Possui cor branca pura e alta pureza, mas apresenta poros residuais em seus cristais. É duro e quebradiço, e seus grãos abrasivos são fáceis de quebrar durante a moagem, mas gera pouco calor. É adequado para a retificação de aço temperado, aço de alto carbono, etc.
Corindo microcristalino
O processo de fundição do coríndon microcristalino (MA) é praticamente o mesmo do coríndon marrom, mas requer que o líquido fundido seja resfriado por meio de medidas. As partículas abrasivas resultantes são compostas por muitos grãos de cristal minúsculos com tamanho de partícula inferior a 300 μm. Devido à sua melhor tenacidade, propriedade de autoafiação e maior resistência, é adequado para retificar aço carbono, aço inoxidável, etc.
Zircônia corindo
A zircônia coríndon (ZA) é produzida pela fusão de pó de bauxita ou alumina e zircão em um forno elétrico a arco, com ZrO₂ representando 25% a 45%. Comparado a outros tipos de abrasivos, apresenta excelente tenacidade e pode ser usado para retificação de precisão e cargas pesadas.
Corindo preto
O coríndon negro (BA), também conhecido como esmeril artificial, é obtido pela mistura e sinterização de bauxita e coque. Contém óxido de ferro e uma pequena quantidade de impurezas, tem baixo preço, mas apresenta baixa dureza e baixo desempenho de corte.
3Safira e rubi
Safiras e rubis são, na verdade, coríndons de alta qualidade dopados com pequenas quantidades de diferentes óxidos. Rubis são cristais de coríndon transparentes de qualidade gema da série vermelha, enquanto safiras são cristais de coríndon transparentes de qualidade gema em várias cores, exceto vermelho. Vale ressaltar que safiras não são apenas 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, wafers de substrato para chips semicondutores e tratamento médico.
④Conclusão
A alumina, ou seja, o trióxido de alumínio, tem a fórmula química Al₂O₃. Possui 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 que ocorre naturalmente na natureza. Devido à escassez de coríndon natural para atender à demanda, surgiu na indústria o coríndon artificial, que é dividido em coríndon monocristalino e coríndon policristalino.
Safiras e rubis são cristais únicos de α-Al₂O₃ que exibem cores diferentes devido à dopagem com pequenas quantidades de óxidos diferentes, e também são um tipo de coríndon monocristalino de alta qualidade.