Chromaluminiumoxide

Chromaluminiumoxide sind anorganische Verbindungen, die aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) sowie wechselnden Mengen von Chrom(III)-oxid (Cr₂O₃) bestehen. Das bekannteste Chromaluminiumoxid ist der Rubin, der zu den Korund-Mineralien zählt. Künstliche Rubine waren in den ersten Lasern enthalten.

Strukturüberlegungen

Da die Ionen- und Atomradien von Aluminium und Chrom ähnliche Größe besitzen, kann für ein Mischsystem aus Al₂O₃ und Cr₂O₃ die Bildung von Mischkristallen erwartet werden. Durch die geringen Unterschiede der Radien sowie den unterschiedlichen Bindungscharakter der Metall-Sauerstoff-Bindungen sind die Mischkristalle jedoch je nach Zusammensetzung strukturell verzerrt und es zeigt sich sogar eine temperaturabhängige Mischungslücke, die erst bei 800 °C verschwindet.

Bekannte Typen

• Mischkristalle mit minimalem Cr₂O₃-Gehalt (dotiertes Aluminiumoxid) sind rötlich-transparent mit Korund-Struktur und werden als künstliche Rubine in Lasern eingesetzt.
• Mischkristalle von α-Aluminiumoxid mit einem Chrom(III)-oxid-Gehalt von einem bis zu weniger als neun Mol-% sind homogen und zeigen eine rote Farbe. Als Beschichtungsmaterial von Zerspanungswerkzeugen mit dem PVD-Verfahren eingesetztes keramikartiges Chromaluminiumoxid dieser Zusammensetzung hat eine rosa Farbe und besitzt ähnliche Eigenschaften wie reines Aluminiumoxid. Diese thermisch stabilen Mischkristalle werden durch Zusammenschmelzen von α-Al₂O₃ mit α-Cr₂O₃ dargestellt.
• Mischkristalle von α-Al₂O₃ mit exakt neun Mol-% Cr₂O₃ bilden ein rissiges, rötlich gefärbtes Material, das sich bei der Röntgenstrukturanalyse im Vergleich zum Korund als deutlich verzerrter Kristall erweist.