L’ossido di alluminio bianco (allumina fusa bianca, Al₂O₃) è ampiamente utilizzato come strato ceramico resistente all’usura grazie alla sua eccezionale durezza (Mohs 9), all’elevato punto di fusione (~2050 °C) e all’eccellente stabilità chimica. Ecco come viene applicato in rivestimenti e superfici resistenti all’usura:
1. Proprietà chiave per la resistenza all’usura
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Elevata durezza : resiste all’abrasione causata da particelle, fanghi e attrito.
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Inerzia chimica : resiste alla corrosione causata da acidi, alcali e solventi.
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Stabilità termica : mantiene le prestazioni anche ad alte temperature (fino a 1600–1800°C).
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Bassa porosità : la struttura densa riduce la penetrazione dei mezzi erosivi.
2. Metodi di applicazione comuni
A. Rivestimenti a spruzzo termico
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Spruzzatura al plasma :
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La polvere bianca di Al₂O₃ viene fusa e proiettata su substrati metallici (ad esempio alberi di pompe, valvole, pale di turbine).
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Forma uno strato denso e duro (spessore 200–500 μm) resistente all’abrasione e all’erosione.
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HVOF (combustibile ad ossigeno ad alta velocità) :
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Maggiore forza di adesione rispetto alla spruzzatura al plasma, adatta ad ambienti sottoposti a forte usura.
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B. Rivestimenti e piastrelle in ceramica
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Incollato con resina epossidica o resina :
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Le piastrelle di Al₂O₃ (ad esempio con purezza del 92-99%) vengono incollate a scivoli, tramogge o condotte nelle industrie minerarie e del cemento.
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Utilizzato nei cicloni, nelle pale dei ventilatori e nei sistemi di trasporto che gestiscono materiali abrasivi.
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C. Compositi resistenti all’usura
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Polimeri rinforzati con Al₂O₃ :
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Aggiunto a resina epossidica/poliuretanica per tubi di fanghi, rivestimenti o pavimenti (ad esempio, impianti di lavorazione del carbone).
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Compositi a matrice ceramica-metallica :
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Sinterizzato con metalli (ad esempio Al, Fe) per parti ad alta resistenza come guarnizioni o cuscinetti.
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3. Casi d’uso industriale
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Estrazione mineraria e cemento :
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Rivestimenti per frantoi, mulini e attrezzature per il trasporto dei fanghi.
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Petrolio e gas :
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Rivestimenti su punte da trapano, valvole e pompe per resistere all’erosione della sabbia.
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Produzione di energia :
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Rivestimenti dei tubi delle caldaie negli impianti a carbone per attenuare l’abrasione delle ceneri volanti.
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Automobilistico :
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Componenti del motore esposti a elevata usura (ad esempio fasce elastiche, camicie dei cilindri).
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4. Vantaggi rispetto alle alternative
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Conveniente : più economico del carburo di silicio (SiC) o del carburo di tungsteno (WC) per numerose applicazioni.
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Versatilità : compatibile con molteplici metodi di deposizione (spruzzatura, piastrellatura, colata).
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Non tossico : sicuro per l’industria alimentare e farmaceutica (a differenza di alcuni rivestimenti in metalli pesanti).
5. Limitazioni
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Fragilità : soggetto a crepe in caso di impatto; spesso combinato con TiO₂ o ZrO₂ per migliorare la tenacità.
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Preparazione del substrato : richiede sabbiatura e compatibilità termica per evitare la delaminazione.