Ako dodávateľ keramiky Zirconia (zirkónia tvrdeného hlinitého) som sa často pýtal na odolnosť proti korózii keramiky ZTA. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do podrobností o tom, čo robí ZTA keramickú koróziu, jeho aplikácie v korozívnych prostrediach a ako sa porovnáva s inými materiálmi.
Pochopenie zta keramiky
ZTA Ceramic je kompozitný materiál, ktorý kombinuje hliník (al₂o₃) so zirkónia (zro₂). Alumina je dobre známy keramický materiál hodnotný pre svoju vysokú tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu a chemickú stabilitu. Zirkónia má na druhej strane vynikajúcu húževnatosť a charakteristiky fázovej transformácie. Ak sú tieto dva materiály kombinované, ZTA keramika zdedí najlepšie vlastnosti oboch.
Pridanie zirkónie do aluminy v keramike ZTA pomáha zlepšiť jej húževnatosť zlomeniu mechanizmom nazývaným namáhanie transformácie. Keď sa trhlina šíri cez keramiku, častice zirkónov prechádzajú fázovou transformáciou, ktorá absorbuje energiu a inhibuje rast trhlín. To má za následok keramický materiál, ktorý je nielen tvrdý a opotrebovaný - odolný, ale aj odolnejší voči zlomeniu.
Mechanizmy odolnosti proti korózii keramiky ZTA
Chemická stabilita zložiek
Hliník je vysoko chemicky stabilný materiál. Má silné iónové väzby medzi hliníkmi a atómami kyslíka, vďaka čomu je odolný voči mnohým chemickým útokom. Hliník je pri teplote miestnosti inertný pre väčšinu kyselín, zásad a organických rozpúšťadiel. Zirkónia má tiež dobrú chemickú stabilitu, najmä v kyslom a neutrálnom prostredí. Tvorí na svojom povrchu vrstvu pasívneho oxidu, ktorá ju chráni pred ďalšou koróziou.
Odolnosť proti mikroštruktúre a korózii
Mikroštruktúra keramiky ZTA zohráva rozhodujúcu úlohu v jej odolnosti proti korózii. Rovnomerné rozdelenie častíc zirkónov v matrici aluminy vytvára bariéru difúzie korozívnych druhov. Veľkosť malej veľkosti ZTA keramiky tiež znižuje počet hraníc zŕn, ktoré sú potenciálnymi miestami pre začatie korózie. Okrem toho silné medzifázové väzby medzi fázami hlinitého a zirkónia zvyšuje celkovú integritu materiálu, čo sťažuje preniknutie korozívnych látok.
Aplikácie v korozívnych prostrediach
Odvetvie chemického spracovania
V odvetví chemického spracovania sa ztaratické komponenty ZTA široko používajú kvôli svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii. NapríkladZTA keramické dlaždiceMôže sa používať ako podšívky pre chemické skladovacie nádrže, potrubia a reaktory. Tieto dlaždice chránia základné kovové štruktúry pred korozívnymi chemikáliami, ako je kyselina sírová, kyselina chlorovodíková a hydroxid sodný. Vysoká tvrdosť ZTA keramiky tiež zaisťuje, že podšívky sú odolné voči oderu spôsobenému tokom tuhých látok obsahujúcich tekutiny.
Morské prostredie
Morské prostredie je vysoko korozívne kvôli prítomnosti slanej vody, kyslíka a rôznych mikroorganizmov. ZTA keramika sa môže použiť v morských aplikáciách, ako sú hriadele vrtule, obežné kolesá a komponenty ventilu. Odolnosť proti korózii ZTA keramiky pomáha predĺžiť životnosť týchto komponentov, znižuje náklady na údržbu a zlepšuje spoľahlivosť morských zariadení.
Čistenie odpadu
V čističkách odpadových vôd sa ztaratické komponenty ZTA používajú v čerpadlách, potrubiach a filtroch. Odpadová voda často obsahuje rôzne korozívne látky, ako sú ťažké kovy, kyseliny a alkalis. Odolnosť spoločnosti ZTA Ceramic voči korózii a opotrebeniu z nej robí ideálny materiál pre tieto aplikácie, čím zabezpečuje efektívnu a dlhodobú prevádzku liečebných zariadení.
Porovnanie s inými materiálmi
Nehrdzavejúca oceľ
Nerezová oceľ je bežne používaným materiálom v mnohých priemyselných aplikáciách. Aj keď má v niektorých prostrediach dobrú odolnosť proti korózii, môže byť náchylná na jamu o koróziu a praskanie korózie v prítomnosti chloridových iónov. Na druhej strane je keramika ZTA vysoko rezistentná na koróziu indukovanú chloridom a vydrží agresívnejšie chemické prostredie.
Tradičná keramika
Tradičná keramika, ako je napríklad alumina alebo zirkónia, nemusí mať rovnakú kombináciu vlastností ako ZTA keramika. Alumina má vysokú tvrdosť, ale relatívne nízku húževnatosť, zatiaľ čo zirkón má dobrú húževnatosť, ale nemusí byť taká tvrdá ako ZTA keramika. ZTA keramika kombinuje to najlepšie z oboch svetov a ponúka vynikajúcu odolnosť proti korózii, tvrdosť a húževnatosť v porovnaní s keramikou s jednou fázou.
Faktory ovplyvňujúce odolnosť proti korózii
Teplota
Odolnosť proti korózii ZTA keramiky môže byť ovplyvnená teplotou. Pri vysokých teplotách môžu byť chemické reakcie medzi keramickami a korozívnymi činidlami urýchlené. Keramika ZTA má však vo všeobecnosti dobrú tepelnú stabilitu a jej odolnosť proti korózii zostáva relatívne vysoká aj pri zvýšených teplotách.
Koncentrácia korozívneho činidla
Koncentrácia korozívneho činidla tiež zohráva úlohu pri koróznej rezistencii ZTA keramiky. Vyššie koncentrácie korozívnych činidiel môžu zvýšiť mieru korózie. Keramika ZTA si však môže stále udržiavať svoju integritu v relatívne vysokých koncentračných korozívnych prostrediach v porovnaní s mnohými inými materiálmi.
Záver
Záverom možno povedať, že ZTA keramika je vysoko koróziou - odolný materiál v dôsledku chemickej stability jej zložiek, jej jedinečnej mikroštruktúry a kombinácie vlastností z hlinitého a zirkónie. Jeho aplikácie v korozívnych prostrediach, ako je priemysel chemického spracovania, morské prostredie a čistenie odpadových vôd, sú rozsiahle. V porovnaní s inými materiálmi, ako je nehrdzavejúca oceľ a tradičná keramika, spoločnosť ZTA Ceramic ponúka vynikajúcu kombináciu odolnosti proti korózii, tvrdosti a húževnatosti.
Ak potrebujete keramické výrobky ZTA pre svoje korozívne aplikácie - prostredie, pozývam vás, aby ste nás kontaktovali kvôli obstarávaniu a ďalším diskusiám. Máme širokú škálu keramických výrobkov ZTA vrátaneZTA keramické dlaždice, a náš tím odborníkov vám môže poskytnúť najlepšie riešenia prispôsobené vašim konkrétnym potrebám.
Odkazy
- RF Speyer, „Zirkónia - Tvrdené kompozity hliníka (ZTA)“, Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 2001.
- WA Lavernia, „Keramické matrice kompozity“, príručka ASM, zväzok 21: Composites, 2001.
- BR Lawn, „Frakture of Brittle Solids“, Cambridge University Press, 1993.