سرامیکهای زیرکونیای مقاوم در برابر سایش — اجزای صنعتی برای پمپها، شیرها، ابزار برش و ماشینآلات نساجی
سرامیکهای زیرکونیا بالاترین ترکیب از سختی، چقرمگی شکست و مقاومت در برابر سایش را در میان اکسیدهای سرامیکی ارائه میدهند و آنها را به ماده انتخابی برای اجزای صنعتی که در شرایط سایشی، خورنده یا تنش تماس بالا کار میکنند تبدیل میکند. SEMITECH پودرهای زیرکونیای Y-TZP و Mg-PSZ مورد نیاز سازندگان قطعات سایشی را عرضه میکند.
درجههای زیرکونیا برای کاربردهای سایشی
دو سیستم زیرکونیای تثبیتشده بر کاربردهای سایشی صنعتی تسلط دارند:
Y-TZP (پلیکریستال زیرکونیای چهارگوشه تثبیتشده با ایتریا): تثبیت 3 mol% Y₂O₃. بالاترین استحکام خمشی (900–1200 MPa) و چقرمگی شکست (6–10 MPa·m½) را در میان اکسیدهای سرامیکی ارائه میدهد. برای اجزایی که تحت بار ضربهای یا شوک حرارتی هستند ترجیح داده میشود.
Mg-PSZ (زیرکونیای جزئاً تثبیتشده با منیزیا): تثبیت 8–10 wt% MgO. ریزساختار با دانه درشتتر با رسوبات تتراگونال ناپایدار در ماتریس مکعبی. سختی کمی پایینتر از Y-TZP اما مقاومت برتر در برابر شوک حرارتی. برای اجزای بزرگتر استفاده میشود.
مقایسه نرخ سایش
| ماده | سختی ویکرز (HV) | چقرمگی شکست (MPa·m½) | نرخ سایش نسبی | چگالی (g/cm³) |
|---|---|---|---|---|
| زیرکونیا Y-TZP | 1200–1300 | 6–10 | 1.0 (مرجع) | 6.05 |
| زیرکونیا Mg-PSZ | 1000–1100 | 8–12 | 1.5–2.0 | 5.75 |
| آلومینا 99.5% (Al₂O₃) | 1500–1700 | 3–4 | 10–50 | 3.90 |
| کاربید سیلیکون (SiC) | 2200–2500 | 3–4 | 0.5–1.0 | 3.15 |
| کاربید تنگستن (WC-Co) | 1300–1600 | 10–15 | 0.3–0.8 | 14.5 |
توجه: نرخهای سایش نسبی نشاندهنده هستند و با هندسه تماس، روانکاری، محیط ساینده و دما به طور قابل توجهی تغییر میکنند.
▶Show full content (4 sections)
جزئیات کاربرد
آببندیها و پلانجرهای پمپ
اجزای پمپ زیرکونیا در فرآیندهای شیمیایی، غذا/آشامیدنی و کاربردهای پمپاژ دارویی استاندارد هستند. سطوح آببندی Y-TZP زبری Ra <0.05 μm را به دست میآورند. خنثایی شیمیایی ZrO₂ (مقاوم در برابر همه اسیدها به جز HF) سایش ناشی از خوردگی را حذف میکند.
نشیمنگاه شیرها و توپیها
در شیرهای توپی و دروازهای با سرویس سنگین که دوغابهای ساینده را کنترل میکنند، اجزای شیر زیرکونیا عمر 5–20 برابر طولانیتری نسبت به فولاد ضدزنگ سختشده دارند. Mg-PSZ برای شیرهای بزرگ (>50 mm) ترجیح داده میشود.
تیغههای ابزار برش
تیغههای برش آلومینای سرسختشده با زیرکونیا (ZTA) — معمولاً 80% Al₂O₃ + 20% ZrO₂ — سختی گرم آلومینا را با سرسختی زیرکونیا ترکیب میکنند. تیغههای Y-TZP خالص برای پرداختکاری فلزات غیرآهنی و پلاستیکها استفاده میشوند.
راهنماهای نخ نساجی
راهنماهای نخ زیرکونیا در ماشینآلات ریسندگی، بافندگی و بافت پرسرعت در برابر سایش ناشی از رشتههای فیبر مصنوعی (پلیاستر، نایلون، آرامید) که با سرعت 500–2000 m/min حرکت میکنند مقاوم هستند. عمر مفید معمولاً 10–30 برابر راهنماهای آلومینا است.
مشخصات مواد — Y-TZP برای اجزای سایشی
| ویژگی | واحد | مقدار معمول | استاندارد آزمون |
|---|---|---|---|
| محتوای ZrO₂ + HfO₂ | wt% | ≥94.5 | — |
| محتوای Y₂O₃ | wt% | 5.15 ± 0.20 | — |
| چگالی پس از تفجوشی | g/cm³ | ≥6.00 | ASTM C373 |
| سختی ویکرز (HV10) | HV | 1200–1300 | ASTM C1327 |
| چقرمگی شکست (K_IC) | MPa·m½ | 6–10 | ASTM C1421 |
| استحکام خمشی (4 نقطه) | MPa | ≥900 | ASTM C1161 |
| مدول الاستیک | GPa | 200–210 | — |
| هدایت حرارتی | W/(m·K) | 2.0–3.0 | — |
| دمای سرویس حداکثر | °C | 900 (در هوا) | — |
چرا SEMITECH
با توجه به سهم غالب Tosoh Corporation (ژاپن) در عرضه جهانی پودر زیرکونیای تثبیتشده با خلوص بالا، سازندگان قطعات سایشی با حقالامتیاز قیمت و ریسک تخصیص مواجه هستند. SEMITECH پودرهای Y-TZP و Mg-PSZ تولید چین را 25–35% پایینتر از قیمت واردات ژاپنی با مستندات کامل COA، تأیید فاز XRD و دادههای BET عرضه میکند.
محصولات مرتبط
- پودر زیرکونیای 3Y-TZP — مواد اولیه استاندارد Y-TZP
- مهرههای آسیاب زیرکونیا — رسانههای سایشی آماده
- نانو زیرکونیا — پودر فوقریز برای کامپوزیتهای ZTA