۱. نقش اکسید آلومینیوم سفید در سرامیک‌های فومی
سرامیک‌های فومی، ساختارهای اسفنجی شکل و بسیار متخلخلی هستند که عمدتاً به عنوان فیلتر برای فلز مذاب (مثلاً آلومینیوم، آهن، فولاد، مس) استفاده می‌شوند. اکسید آلومینیوم سفید، ماده اولیه یا سنگدانه اصلی است که اسکلت سرامیکی این فیلتر را تشکیل می‌دهد.
وظیفه آن ایجاد یک شبکه سه‌بعدی و صلب است که:
-
از نظر فیزیکی آخال‌های غیرفلزی (سرباره، اکسیدها) را به دام می‌اندازد.
-
ناخالصی‌های ریز را از طریق سطح خود به صورت شیمیایی جذب می‌کند .
-
در برابر شوک حرارتی شدید هنگام غوطه‌ور شدن در فلز مذاب مقاومت می‌کند.
-
در برابر فرسایش و انحلال توسط فلز مذاب مقاومت می‌کند.
۲. چرا اکسید آلومینیوم سفید انتخاب ارجح است؟
در مقایسه با سایر مواد مانند آلومینای قهوه‌ای ذوب‌شده یا کاربید سیلیکون، اکسید آلومینیوم سفید ترکیبی برتر از خواص را برای این کاربرد حیاتی ارائه می‌دهد:
| ملک | چرا برای سرامیک‌های فومی مهم است؟ | چگونه آلومینای سفید برتری دارد |
|---|---|---|
| خلوص بالا | ناخالصی‌ها می‌توانند فلز مذاب را آلوده کنند. | محتوای Al₂O₃ > 99.5% . مقادیر بسیار کم سیلیس (SiO₂)، اکسید آهن (Fe₂O₃) و سایر گدازآورها. |
| مقاومت بالا | باید در فلز مذاب (مثلاً آلومینیوم در دمای حدود ۶۶۰ درجه سانتیگراد، آهن در دمای حدود ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد) جامد و پایدار بماند. | نقطه ذوب بسیار بالا ( حدود 2050 درجه سانتیگراد ). |
| بی‌اثری شیمیایی عالی | نباید با فلز مذابی که فیلتر می‌شود واکنش دهد. | در آلومینیوم مذاب و سایر فلزات غیر آهنی بسیار پایدار است. |
| مقاومت خوب در برابر شوک حرارتی | هنگام فرو بردن از دمای اتاق به داخل فلز مذاب، نباید ترک بخورد. | ساختار کریستالی خالص آن، مقاومت خوبی در برابر تنش حرارتی ایجاد می‌کند. |
| اندازه ذرات کنترل‌شده | ویسکوزیته دوغاب، ضخامت پوشش و استحکام نهایی فیلتر را تعیین می‌کند. | با توزیع اندازه ذرات دقیقاً درجه‌بندی شده موجود است. |
۳. مشخصات کلیدی پودر
پودر آلومینا تک‌اندازه نیست، بلکه توزیع دقیقی از ذرات دارد تا خواص بهینه در محصول نهایی تضمین شود.
- خلوص: > 99.5% Al₂O₃ استاندارد است. این امر تشکیل فازهای شیشه‌ای در دمای پایین را که ساختار سرامیک را در دماهای بالا تضعیف می‌کنند، به حداقل می‌رساند.
- توزیع اندازه ذرات: یک ترکیب معمول ممکن است شامل موارد زیر باشد:
- دانه‌های درشت: از -40 مش تا -200 مش (مثلاً 100-400 میکرون). اینها اسکلت ساختاری اصلی را تشکیل می‌دهند.
- آرد ریز: -325 مش (<44 میکرون). این ذرات ریز، شکاف‌های بین دانه‌های درشت را پر می‌کنند و باعث افزایش تراکم در طول پخت و افزایش استحکام نهایی فیلتر می‌شوند.
- شیمی: مقدار کم سودا (Na₂O) بسیار مهم است، زیرا به عنوان یک شار عمل می‌کند و خواص دمای بالا را به شدت کاهش می‌دهد.