التطبيق الرئيسي للألومينا المنصهرة الزركونيا

 ألومينا الزركونيا المنصهرة (ZFA)  هي مادة اصطناعية عالية الأداء تُستخدم كمادة كاشطة ومادة حرارية. وهي مادة يوتكتيكية يتم إنتاجها عن طريق صهر (انصهار)  الألومينا (Al₂O₃)  والزركونيا  (ZrO₂) معًا في فرن القوس الكهربائي .

يتراوح التركيب النموذجي بين  40-42% من أكسيد الزركونيوم (ZrO₂)  و58-60  % من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) ، مع نقطة التصلب عند حوالي 42% من أكسيد الزركونيوم. يمنح هذا التركيب المحدد خصائص فريدة، مما يؤدي إلى تطبيقاته المتميزة.

الخصائص الأساسية:

1. متانة وقوة عاليتان : تتكون البنية المجهرية من شبكة دقيقة متشابكة من طوري الألومينا والزركونيا، مما يوقف انتشار الشقوق بشكل فعال. وهذا يجعلها  أكثر متانة بشكل ملحوظ من الألومينا المنصهرة القياسية .

2. تأثير الشحذ الذاتي : أثناء الاستخدام، لا تتكسر حبيبات الكشط إلى شظايا كبيرة باهتة، بل تخضع  لتكسر دقيق ، مما يكشف باستمرار عن حواف قطع جديدة وحادة. وهذا يضمن أداء قطع ثابتًا على مدى عمر أطول.

3. الكثافة والصلابة العالية : على الرغم من أنها أقل صلابة قليلاً من الألومينا البيضاء المنصهرة النقية، إلا أن مزيج صلابتها (مقياس موس ~9) ومتانتها الشديدة يمنحها متانة فائقة بشكل عام.

التطبيقات الرئيسية

وبناءً على هذه الخصائص، تنقسم تطبيقاته إلى قطاعين رئيسيين:

1. تطبيقات المواد الكاشطة (الاستخدام الرئيسي)

ZFA عبارة عن حبيبات ممتازة تستخدم في حالات الضغط العالي وإزالة المواد العالية حيث تكون كل من المتانة ومعدل القطع أمراً بالغ الأهمية.

• السفع الرملي (السفع بالخردق):

  • الاستخدام الرئيسي:  لإعداد  سطح الهياكل الفولاذية الثقيلة  (السفن، والمنصات البحرية، والجسور، وخزانات التخزين) إلى مستوى نظافة SA 2.5/SA 3.

  • لماذا ZFA؟  تتميز هذه المادة بمتانتها الاستثنائية التي تسمح لها بتحمل ضغوط الصدمات العالية لمعدات السفع الرملي الحديثة دون أن تتلف قبل الأوان. كما أنها توفر قطعًا سريعًا وفعالًا، وشكلًا حادًا وزاويًا مثاليًا لالتصاق الطلاء. وهي أكثر متانة من أكسيد الألومنيوم وأقل غبارًا من خبث الفحم.

• المواد الكاشطة المرتبطة بالراتنج:

  • عجلات التجليخ وعجلات القطع:  تستخدم في عجلات  التجليخ الصلب الثقيل  (مثل تجليخ البليت في مصانع الصلب، وإزالة خط اللحام، وإزالة العوائق في المسابك) وقطع المقاطع المعدنية السميكة.

  • المواد الكاشطة المغلفة (ورق الصنفرة/الأحزمة):  توجد في أقراص الألياف عالية الجودة  ، وأقراص الصنفرة ذات الشفرات، وأحزمة الصنفرة  المستخدمة في تشغيل المعادن. خاصية الشحذ الذاتي تجعلها تدوم لفترة أطول بكثير من المواد الكاشطة القياسية المصنوعة من الألومينا، مما يقلل من عدد مرات تغييرها.

• أدوات الكشط الفائقة (كمكون أساسي):

  • في أدوات الماس المرتبطة بالمعدن (شفرات المنشار، أكواب الطحن للخرسانة / الحجر)، تتم إضافة ZFA أحيانًا إلى مصفوفة مسحوق المعدن لزيادة صلابة الأداة وقوة الربط.

2. تطبيقات المواد المقاومة للحرارة

هنا، يتم تقديرها  لثباتها العالي في درجات الحرارة، ومقاومتها للصدمات الحرارية، ومقاومتها للتآكل الناتج عن الخبث/القلويات .

• ألواح البوابات المنزلقة والفوهات:  في عملية صب الصلب المستمر، يجب أن تتحمل هذه المكونات دورات حرارية شديدة وتآكلًا كيميائيًا ناتجًا عن الصلب المنصهر والخبث. وتتفوق المواد الحرارية القائمة على رماد الزنك في هذا المجال.

• بطانات مغارف الصلب (المناطق الحرجة):  تستخدم في المناطق المعرضة للتآكل الشديد مثل خط الخبث أو وسادات الصدمات للمغارف.

• أثاث الأفران:  يستخدم لصنع قواعد التثبيت والأعمدة والدعامات في أفران السيراميك ذات درجات الحرارة العالية حيث تكون قدرة تحمل الأحمال ومقاومة الصدمات الحرارية ذات أهمية قصوى.

• المواد القابلة للصب والبلاستيك المقاومة للتآكل:  تضاف كمادة مضافة إلى المواد القابلة للصب المقاومة للحرارة أو خلطات الدك لتحسين مقاومتها للتآكل بشكل كبير في مناطق مثل أغطية أفران الأسمنت، والأعاصير، وكتل الحرق.

مقارنة بالمواد الكاشطة/الركام الأخرى

ملخص

تعتمد التطبيقات الرئيسية لأكسيد الزركونيا المنصهر على مزيجه الفريد من المتانة والقدرة على القطع:

• الاستخدام الأساسي:  مادة كاشطة عالية الأداء ، خاصة في  عمليات السفع الكاشط الشاقة  وأدوات  الطحن/القطع المتينة المرتبطة بالراتنج  لصناعات الصلب وتصنيع المعادن.

• التطبيق الثانوي:  ركام حراري عالي الجودة  في المناطق الحرجة لصناعة الصلب والأفران الصناعية ذات درجات الحرارة العالية حيث تشكل الصدمات الحرارية والتآكل تحديات رئيسية.