1. دور أكسيد الألومنيوم الأبيض في سيراميك الرغوة
سيراميك الرغوة عبارة عن هياكل إسفنجية عالية المسامية، تُستخدم أساسًا كمرشحات للمعادن المنصهرة (مثل الألومنيوم والحديد والصلب والنحاس). أكسيد الألومنيوم الأبيض هو المادة الخام الأساسية، أو المادة الخام ، التي تُشكل الهيكل الخزفي لهذا المرشح.
وظيفتها هي إنشاء شبكة صلبة ثلاثية الأبعاد والتي:
-
يحبس فعليًا الشوائب غير المعدنية (الخبث والأكاسيد).
-
يمتص الشوائب الدقيقة كيميائيًا من خلال سطحه.
-
يتحمل الصدمات الحرارية الشديدة عند غمره في المعدن المنصهر.
-
يقاوم التآكل والذوبان بواسطة المعدن المنصهر.
2. لماذا يُعد أكسيد الألومنيوم الأبيض الخيار المفضل؟
بالمقارنة مع المواد الأخرى مثل أكسيد الألومنيوم البني أو كربيد السيليكون، يوفر أكسيد الألومنيوم الأبيض مزيجًا متفوقًا من الخصائص لهذا التطبيق الحرج:
| ملكية | لماذا هو مهم لسيراميك الرغوة | كيف تتفوق الألومينا البيضاء |
|---|---|---|
| نقاء عالي | يمكن أن تؤدي الشوائب إلى تلويث المعدن المنصهر. | محتوى Al₂O₃ > 99.5% . مستويات منخفضة جدًا من السيليكا (SiO₂) وأكسيد الحديد (Fe₂O₃) ومواد أخرى. |
| مقاومة عالية للحرارة | يجب أن تظل صلبة ومستقرة في المعدن المنصهر (على سبيل المثال، الألومنيوم ~660 درجة مئوية، الحديد ~1500 درجة مئوية). | نقطة انصهار عالية للغاية ( ~2050 درجة مئوية ). |
| خمول كيميائي ممتاز | يجب ألا يتفاعل مع المعدن المنصهر الذي يتم ترشيحه. | مستقر للغاية في الألومنيوم المنصهر والمعادن غير الحديدية الأخرى. |
| مقاومة جيدة للصدمات الحرارية | يجب ألا يتشقق عند غمره من درجة حرارة الغرفة في المعدن المنصهر. | يوفر تركيبها البلوري النقي مقاومة جيدة للإجهاد الحراري. |
| حجم الجسيمات المتحكم فيه | تحديد لزوجة الملاط، وسمك الطلاء، وقوة الفلتر النهائية. | متوفر في توزيعات حجم الجسيمات المصنفة بدقة. |
3. المواصفات الرئيسية للمسحوق
مسحوق الألومينا ليس بحجم واحد ولكنه توزيع متدرج بعناية للجسيمات لضمان الخصائص المثالية في المنتج النهائي.
- النقاء: نسبة Al₂O₃ > 99.5% هي المعيار. هذا يقلل من تكوّن الطور الزجاجي منخفض الحرارة الذي يُضعف البنية الخزفية عند درجات الحرارة العالية.
- توزيع حجم الجسيمات: قد يتضمن المزيج النموذجي ما يلي:
- حبيبات خشنة: من -٤٠ إلى -٢٠٠ شبكة (مثلاً، ١٠٠-٤٠٠ ميكرون). تُشكل هذه الحبيبات الهيكل الرئيسي.
- دقيق ناعم: -325 شبكة (<44 ميكرون). تملأ هذه الجسيمات الدقيقة الفجوات بين الحبيبات الخشنة، مما يعزز التكثيف أثناء التلبيد ويزيد من المتانة النهائية للمرشح.
- الكيمياء: يعد انخفاض محتوى الصودا (Na₂O) أمرًا بالغ الأهمية، لأنه يعمل كمادة متدفقة ويؤدي إلى تدهور شديد لخصائص درجات الحرارة العالية.