Química y Metalurgia

Las industrias química y metalúrgica se caracterizan por ambientes extremos caracterizados por altas temperaturas, altas presiones, desgaste severo y corrosión severa. Aquí es precisamente donde los materiales cerámicos avanzados pueden demostrar mejor sus ventajas irremplazables. La alúmina (Al₂O₃), el óxido de circonio (ZrO₂), el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de silicio (Sibrn) desempeñan funciones clave.

La siguiente es una introducción detallada, ventajas y áreas de aplicación de estas cerámicas en las industrias química y metalúrgica.

En las industrias química y metalúrgica, la selección de materiales se basa en la longevidad, la confiabilidad y la pureza. Las ventajas de estas cerámicas son:

• Resistencia química extrema: pueden resistir el ataque de la mayoría de los ácidos, álcalis, sales y metales fundidos, con una vida útil muy superior a la del acero inoxidable y aleaciones especiales.
• Excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad térmica: Pueden mantener su forma y resistencia a temperaturas superiores a 1600 ° C sin oxidación ni fluencia.
• Excelente resistencia al desgaste: su dureza extremadamente alta les permite soportar la erosión a alta velocidad y la abrasión de partículas.
• Alta resistencia y rigidez: proporcionan soporte estructural, especialmente a altas temperaturas, con mucha menos degradación de la resistencia que los metales.
• Alta pureza y resistencia a la contaminación: la cerámica no introduce contaminación por iones metálicos cuando se producen productos químicos de alta pureza, materiales semiconductores o aleaciones de precisión.

1. Alúmina (Al₂O₃)
La alúmina es la cerámica de ingeniería más utilizada y rentable, con una pureza que oscila entre el 95% y el 99,9%, dependiendo de las condiciones de operación.
Ventajas: Resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, alta dureza, aislamiento eléctrico y costo relativamente bajo.
Aplicaciones específicas:

• Componentes principales para bombas y válvulas químicas: FabricaciónSellos mecánicosImpulsores, manguitos, núcleos de válvulas yAsientos de la válvulaPara bombas que transportan medios corrosivos (como ácido sulfúrico concentrado, ácido clorhídrico y lejía). Esta es su aplicación más clásica.
• Forros resistentes al desgaste: Se utiliza para el revestimiento de silos, conductos, tuberías y ventiladorCuchillasProteger el equipo de la erosión y el desgaste causado por las partículas.
• Medios de molienda: se utilizan como bolas de molienda y ladrillos de revestimiento en molinos de bolas, se utilizan para moler pigmentos, tintes, polvos cerámicos, materiales magnéticos y otros materiales para evitar la contaminación del metal.
• Portadores de catalizador: las bolas o barras de alúmina porosa tienen una gran área de superficie y se usan ampliamente como portadores de catalizador en la industria petroquímica.

2. Zirconia (ZrO₂)

Conocido por su alta dureza, es particularmente adecuado para aplicaciones sujetas a choque mecánico y térmico.
Ventajas: La dureza más alta de la fractura entre cerámica, alta resistencia de desgaste, conductividad termal baja (aislamiento), y resistencia a la corrosión.

Aplicaciones específicas:

• Fundición metalúrgica continua de acero: las boquillas de tamaño son una aplicación central. La excelente resistencia de la zirconia a la corrosión del acero fundido le permite mantener una abertura estable, asegurando un proceso de colada continua estable y lingotes de alta calidad.
• Fibras especiales y procesamiento de vidrio: utilizado en la fabricación de varillas de agitación, revestimientos de hornos y escudos de electrodos en hornos de fusión de vidrio debido a su excelente resistencia a la corrosión al vidrio fundido.
• Partes resistentes al desgaste: se utilizan en aplicaciones sujetas a desgaste e impacto, como tijeras de cerámica de alta calidad, cuchillos yPlacas de desgaste.

3. carburo de silicio (sic)
Esta súper cerámica ofrece el rendimiento más completo, lo que la hace insustituible en aplicaciones que requieren alto calor, alta conductividad y alta resistencia al desgaste.
Ventajas: conductividad térmica extremadamente alta (excelente disipación de calor), excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia superior al choque térmico (resistencia al enfriamiento y calentamiento rápidos), dureza extremadamente alta y resistencia al desgaste, y resistencia a la corrosión por varios ácidos y fundidos.
Aplicaciones específicas:

• Componentes clave del horno: Utilizado en la fabricación de muebles de horno, tales como rodillos, vigas transversales, saggers y placas de empuje. Su resistencia ligera, de alta resistencia y alta temperatura ahorra significativamente energía, aumenta la capacidad de carga y prolonga la vida útil.
• Se utiliza en la fabricación de intercambiadores de calor cerámicos para recuperar el calor de los gases de combustión a alta temperatura (por encima de 1000 ° C), una tarea que los intercambiadores de calor metálicos no pueden manejar.
• Componentes del quemador: Utilizado en la fabricación deBoquillasY placas de orificio para quemadores de alta eficiencia y ahorro de energía, lo que permite la tecnología de combustión de aire a alta temperatura.
• Protección contra la corrosión química: Utilizado en la fabricación de tubos del intercambio de calor, de filtros, yAnillos de selladoPara manejar medios de alta temperatura, altamente corrosivos.
• Industria metalúrgica: se utiliza en revestimientos de celdas electrolíticas de aluminio, condensadores de polvo de zinc y otras aplicaciones para resistir la corrosión de metales fundidos y aleaciones.

4. Nitruro de silicio (Siecn4.):

Una de las cerámicas con las mejores propiedades mecánicas generales, es reconocida por su resistencia al choque térmico, propiedades no humectantes del metal y alta resistencia y tenacidad.

Ventajas: Excelente resistencia al choque térmico, alta tenacidad a la fractura, baja densidad, propiedades autolubricantes y propiedades no humectantes (no adhesión) a la mayoría de los metales fundidos.
Aplicaciones específicas:

• Fundición Metalúrgica Continua: Utilizado como anillos separadores para la colada continua horizontal. Su característica clave son sus propiedades no humectantes con metales fundidos (como cobre, aleaciones de cobre, aluminio y hierro fundido), lo que garantiza una separación suave del lingote del molde y un acabado superficial liso.
• Industria de laminación de acero: Como rodillos, especialmente para alambrón laminado en caliente, ofrecen una excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste y resistencia al choque térmico.
• Piezas estructurales de alta temperatura: Utilizado en la fabricación deTubos de la protección del termoparCrisoles de procesamiento de metal, y soportes, capaces de operación a largo plazo en metal fundido.
• Rodamientos de alto rendimiento: los rodamientos de cerámica completamente cerámicos o híbridos se utilizan en condiciones de funcionamiento especializadas, como entornos altamente corrosivos o entornos no lubricados de alta temperatura.