Aluminiumoxid (Al₂O₃)

Aufgrund seiner guten Verschleißfestigkeit wird Aluminiumoxid als Auskleidung bspw. für Mischer und Mühlen, aber auch als Mahlkörper eingesetzt [KOL18]. Auch korrosionsbeständige Verschleißteile für Pumpen und Armaturen, wie Dicht- und Gleitringe oder Kolben werden aus Aluminiumoxid gefertigt. Weitere Einsatzgebiete sind u.a. elektrische Isolatoren für Zündkerzen, Fadenführer in Textilmaschinen und ballistische Panzerung [MIC94].

Die Eigenschaften von Aluminiumoxid (vgl. Tabelle 1) liegen im Mittelfeld der technischen Keramiken. Sie sind stark abhängig von den Sinterparametern sowie der Qualität der verwendeten Pulver. Letztere können sich u.a. in ihrer Reinheit, chemischen Zusammensetzung, der Korngrößenverteilung und spezifischen Oberfläche unterscheiden. So werden für Hochtemperaturanwendungen eher grobkristalline Qualitäten mit geringem Glasphasenanteil eingesetzt, um thermisches Fließen einzuschränken. Steht eine hohe Festigkeit im Vordergrund sollten möglichst dichte, feinkristalline Werkstoffe verwendet werden. Gute Korrosionsbeständigkeit wird durch weitestgehend alkali- und siliziumfreie Rohstoffe erreicht [KOL18]. Die mechanischen Eigenschaften von sehr reinem und feinkörnigem Aluminiumoxid können die in Tabelle 1gelisteten noch übertreffen. Solche Qualitäten werden aufgrund ihrer Biokompatibilität als Gelenkköpfe in Hüftprothesen eingesetzt [HEI10].

Schon seit Ende des 19. Jahrhunderts wird Aluminiumoxid aus Bauxit im sogenannten Bayer-Verfahren gewonnen, das seitdem kontinuierlich verbessert wurde. Ab 2000 hat sich die weltweite, jährliche Aluminiumoxidproduktion von knapp 50 Millionen Tonnen auf über 120 Millionen Tonnen im Jahr 2016 mehr als verdoppelt. Der Anteil, der nicht für die Aluminiumherstellung verwendet wird, stieg in den letzten Jahren von 10% auf 40% im Jahr 2017 [USG18]. Diese Zahlen unterstreichen die noch immer stark steigende Bedeutung von Keramiken aus Aluminiumoxid.