الكيميائية والمعادن

تتميز الصناعات الكيميائية والمعدنية بالبيئات القاسية التي تتميز بارتفاع درجات الحرارة والضغوط العالية والتآكل الشديد. هذا هو بالضبط المكان الذي يمكن فيه لمواد السيراميك المتقدمة إظهار مزاياها التي لا يمكن تعويضها على أفضل وجه. تلعب الألومينا (Alumina) وأكسيد الزركونيوم (ZrO₂) وكربيد السيليكون (SiC) ونيتريد السيليكون (synty) أدوارًا رئيسية.

فيما يلي مقدمة مفصلة ومزايا ومناطق تطبيق هذه السيراميك في الصناعات الكيميائية والمعدنية.

في الصناعات الكيميائية والمعدنية ، يعتمد اختيار المواد على طول العمر والموثوقية والنقاء. مزايا هذه السيراميك هي:

• المقاومة الكيميائية الشديدة: يمكنها تحمل هجوم معظم الأحماض والقلويات والأملاح والمعادن المصهورة ، مع عمر يتجاوز بكثير عمر الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك المتخصصة.
• مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والاستقرار الحراري: يمكنهم الحفاظ على شكلها وقوتها عند درجات حرارة تتجاوز 1600 درجة مئوية دون أكسدة أو زحف.
• مقاومة ممتازة للاهتراء: تسمح صلابتها العالية للغاية بتحمل التآكل عالي السرعة وتآكل الجسيمات.
• قوة وصلابة عالية: توفر الدعم الهيكلي ، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة ، مع تدهور قوة أقل بكثير من المعادن.
• مقاومة عالية النقاء والتلوث: لا يسبب السيراميك تلوثًا أيونات المعادن عند إنتاج مواد كيميائية عالية النقاء أو مواد أشباه الموصلات أو السبائك الدقيقة.

1. ألومينا (Alumina)
الألومينا هي السيراميك الهندسي الأكثر استخدامًا وفعالية من حيث التكلفة ، مع نقاء يتراوح من 925 ٪ إلى 99.9 ٪ ، اعتمادًا على ظروف التشغيل.
المزايا: مقاومة التآكل ، مقاومة التآكل ، الصلابة العالية ، العزل الكهربائي ، والتكلفة المنخفضة نسبيًا.
تطبيقات محددة:

• المكونات الأساسية للمضخات والصمامات الكيميائية: التصنيعالأختام الميكانيكية، دفاعات ، أكمام ، نوى صمام ، ومقاعد صمامللمضخات التي تنقل الوسائط المسببة للتآكل (مثل حمض الكبريتيك المركز وحمض الهيدروكلوريك والليي). هذا هو التطبيق الأكثر كلاسيكية.
• بطانات مقاومة للاهتراء: يستخدم لتبطين الصوامع والمزالق والأنابيب والمروحةشفراتحماية المعدات من التآكل والتآكل الناجم عن الجسيمات.
• وسائط الطحن: تستخدم ككرات طحن وطوب بطانة في مطاحن الكرة ، يتم استخدامها لطحن الأصباغ والأصباغ ومساحيق السيراميك والمواد المغناطيسية وغيرها من المواد لمنع تلوث المعادن.
• حاملات المواد الحفازة: تحتوي كرات أو قضبان الألومينا المسامية على مساحة كبيرة وتستخدم على نطاق واسع كحاملات محفزة في صناعة البتروكيماويات.

2. زركونيا (ZrO₂)

معروف بصلابة عالية ، وهو مناسب بشكل خاص للتطبيقات التي تخضع لصدمة ميكانيكية وحرارية.
المزايا: أعلى صلابة للكسر بين السيراميك ، مقاومة التآكل العالية ، الموصلية الحرارية المنخفضة (العزل) ، ومقاومة التآكل.

تطبيقات محددة:

• صب الفولاذ المستمر المعدني: فوهات التحجيم هي تطبيق أساسي. مقاومة الزركونيا الممتازة لتآكل الفولاذ المصهور تسمح لها بالحفاظ على فتحة ثابتة ، مما يضمن عملية صب مستمرة مستقرة وسبائك عالية الجودة.
• الألياف المتخصصة ومعالجة الزجاج: تستخدم في تصنيع قضبان التحريك ، وبطانات الأفران ، والدروع الكهربائية في أفران ذوبان الزجاج بسبب مقاومتها الممتازة للتآكل للزجاج المصهور.
• أجزاء مقاومة للاهتراء: تستخدم في التطبيقات التي تخضع لكل من التآكل والتأثير ، مثل مقصات السيراميك عالية الجودة ، والسكاكين ، وأطباق ملابس.

3. كربيد السيليكون (SiC)
يقدم هذا السيراميك الفائق الأداء الأكثر شمولاً ، مما يجعله لا يمكن استبداله في التطبيقات التي تتطلب حرارة عالية ، وموصلية عالية ، ومقاومة تآكل عالية.
المزايا: موصلية حرارية عالية للغاية (تبديد حراري ممتاز) ، قوة ممتازة لدرجة حرارة عالية ، مقاومة صدمات حرارية فائقة (مقاومة للتبريد والتسخين السريعين) ، صلابة عالية للغاية ومقاومة للتآكل ، ومقاومة للتآكل بواسطة أحماض مختلفة ويذوب.
تطبيقات محددة:

• مكونات فرن المفتاح: تستخدم في تصنيع أثاث الفرن ، مثل البكرات ، والعوارض المتقاطعة ، والنرجرات ، وألواح الدفع. توفر مقاومتها خفيفة الوزن وعالية القوة وعالية الحرارة الطاقة بشكل كبير ، وتزيد من سعة التحميل ، وتطيل عمر الخدمة.
• المبادلات الحرارية: تستخدم في تصنيع المبادلات الحرارية الخزفية لاستعادة الحرارة من غازات المداخن ذات درجات الحرارة العالية (فوق 1000 درجة مئوية) ، وهي مهمة لا تستطيع المبادلات الحرارية المعدنية التعامل معها.
• مكونات الموقد: تستخدم في تصنيعفوهاتوألواح الفتحات للشعلات عالية الكفاءة والموفرة للطاقة ، مما يتيح تقنية احتراق الهواء بدرجة حرارة عالية.
• الحماية من التآكل الكيميائي: تستخدم في تصنيع أنابيب التبادل الحراري والفلاترحلقات الختمللتعامل مع درجة الحرارة العالية ، وسائل الإعلام شديدة التآكل.
• الصناعة المعدنية: تستخدم في بطانات خلايا الألومنيوم الكهربائية ، مكثفات مسحوق الزنك ، وغيرها من التطبيقات لمقاومة التآكل من المعادن والسبائك المنصهرة.

4. نيتريد السيليكون (siركيا):

واحدة من السيراميك مع أفضل الخصائص الميكانيكية الشاملة ، تشتهر بمقاومتها للصدمات الحرارية ، وخواصها المعدنية غير المبتلة ، وقوة وصلابة عالية.

المزايا: مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية ، وصلابة الكسر العالية ، الكثافة المنخفضة ، خصائص التشحيم الذاتي ، وخصائص عدم الترطيب (عدم الالتصاق) لمعظم المعادن المنصهرة.
تطبيقات محددة:

• صب المعادن المستمر: تستخدم كحلقات فاصل للصب الأفقي المستمر. وتتمثل خصائصه الرئيسية في خصائصه غير القابلة للتبليل مع المعادن المنصهرة (مثل النحاس وسبائك النحاس والألومنيوم والحديد الزهر) ، مما يضمن الفصل السلس للسبيكة من القالب والتشطيب السطحي الأملس.
• صناعة درفلة الصلب: كبكرات ، خاصة بالنسبة للقضبان السلكية المدلفنة على الساخن ، فهي توفر قوة ممتازة لدرجة الحرارة العالية ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الصدمات الحرارية.
• الأجزاء الهيكلية ذات درجة الحرارة العالية: تستخدم في تصنيعأنابيب حماية الحرارية، بوتقة معالجة المعادن ، والأقواس ، قادرة على التشغيل على المدى الطويل في المعدن المصهور.
• محامل عالية الأداء: يتم استخدام محامل السيراميك الكامل أو الهجين في ظروف التشغيل المتخصصة ، مثل البيئات شديدة التآكل أو درجات الحرارة العالية والبيئات غير المشحمة.