Cómo hacer polvo de aluminio
Teoría del polvo de aluminio
Debido a su extrema afinidad por el oxígeno, el aluminio siempre está cubierto por un óxido. El grosor del óxido depende de la temperatura a la que se formó y de la atmósfera en la que se almacena, en particular de la humedad. Los polvos de aluminio producidos por atomización con aire tienen un contenido típico de oxígeno de aproximadamente 0,3 % en peso o 0,3–0,6 % en peso. Se informa ampliamente que el óxido fresco en aluminio a granel a temperatura ambiente tiene un espesor de 10 a 20 nm. El espesor del polvo atomizado puede variar de 50 a 150 nm. La variación en el espesor se atribuye parcialmente al método utilizado para la medición. Por ejemplo, se informó que el espesor del óxido era de aproximadamente 40 a 60 nm según los perfiles de profundidad de Al y O recopilados a partir de un análisis Auger de polvos de Al-4Fe-4Ni-1.1Si-(0-1.0)Mg atomizados con aire.
El óxido del aluminio suele ser amorfo e hidratado con una capa de agua adsorbida. La estructura cristalina de la película de óxido depende de la cara cristalográfica en la que se ha nucleado el óxido y también del espesor de la película de óxido. Los análisis termodinámicos mostraron que la energía de la interfaz Al-Al2O3 estabiliza el Al2O3 amorfo solo hasta unos pocos nanómetros, por ejemplo, 4 nm en {110} Al y 2 nm en {100} Al a temperatura ambiente; y 7 nm en {110} Al y 3 nm en {100} Al a 600°C. Como consecuencia, es más probable que el polvo de aluminio atomizado con gas inerte esté cubierto por una capa de óxido amorfo que el polvo atomizado con aire.
Debido a las características higroscópicas de la película de óxido, la superficie del polvo atomizado con aire normalmente consta de un sistema del tipo Al-Al2O3·nH2O, que incluye tanto óxido de aluminio hidratado, Al(OH)3, como agua adsorbida físicamente. Los polvos de aluminio atomizados con aire prealeados con magnesio, litio y zinc son más higroscópicos que los polvos de aluminio puro. La hidratación puede acelerar una mayor oxidación del polvo, ya que la capa de óxido restante se vuelve más delgada. Al calentar, la deshidratación generalmente comienza aproximadamente a 150 °C y se completa a una temperatura ligeramente superior a 500 °C, dejando γ-Al2O3 cristalino.
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