کاربرد اصلی آلومینای ذوب شده زیرکونیا

 آلومینای ذوب‌شده زیرکونیا (ZFA)  یک سنگدانه ساینده و نسوز مصنوعی با کارایی بالا است. این ماده یوتکتیک از طریق ذوب شدن (ذوب شدن در کوره قوس الکتریکی)  آلومینا (Al₂O₃)  و  زیرکونیا (ZrO₂) ایجاد می‌شود .

محدوده ترکیب معمول بین  ۴۰-۴۲٪ ZrO₂  و  ۵۸-۶۰٪ Al₂O₃ است ، با نقطه یوتکتیک حدود ۴۲٪ ZrO₂. این ترکیب خاص به آن خواص منحصر به فردی می‌دهد که منجر به کاربردهای متمایز آن می‌شود.

خواص هسته:

1. چقرمگی و استحکام بالا : ریزساختار شامل یک شبکه درهم تنیده ظریف از فازهای آلومینا و زیرکونیا است که به طور موثری از انتشار ترک جلوگیری می‌کند. این امر باعث می‌شود که این ماده به طور قابل توجهی  چقرمگی بیشتری نسبت به آلومینای ذوب شده استاندارد داشته باشد .

2. اثر خود تیز شوندگی : در طول استفاده، دانه‌های ساینده به قطعات بزرگ و کدر تبدیل نمی‌شوند. در عوض، دچار  شکستگی‌های ریز می‌شوند و دائماً لبه‌های برش تیز و تازه را در معرض دید قرار می‌دهند. این به معنای عملکرد برش ثابت در طول عمر طولانی‌تر است.

3. چگالی و سختی بالا : اگرچه سختی آن کمی کمتر از آلومینای ذوب شده سفید خالص است، اما ترکیبی از سختی (Mohs ~ 9) و چقرمگی شدید، دوام کلی فوق‌العاده‌ای به آن می‌دهد.

کاربردهای اصلی

بر اساس این خواص، کاربردهای آن به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود:

۱. کاربردهای ساینده (کاربرد اصلی)

ZFA یک نوع دانه مرغوب است که در شرایط فشار بالا و حذف مواد زیاد که در آن دوام و سرعت برش بسیار مهم هستند، استفاده می‌شود.

• سندبلاست (شات بلاست):

  • کاربرد اصلی:  برای  آماده‌سازی سطح سازه‌های فولادی سنگین  (کشتی‌ها، سکوهای فراساحلی، پل‌ها، مخازن ذخیره‌سازی) تا تمیزی SA 2.5/SA 3.

  • چرا ZFA؟  استحکام استثنایی آن به آن اجازه می‌دهد تا در برابر فشارهای بالای تجهیزات مدرن سندبلاست بدون هوا، بدون خرابی زودرس، مقاومت کند. این ماده برشی سریع و تهاجمی و پروفیل لنگر تیز و زاویه‌دار ایده‌آل برای چسبندگی رنگ ارائه می‌دهد. از اکسید آلومینیوم بادوام‌تر و از سرباره زغال سنگ گرد و غبار کمتری تولید می‌کند.

• ساینده‌های رزینی:

  • چرخ‌های سنگ‌زنی و چرخ‌های برش:  در چرخ‌ها برای  سنگ‌زنی فولاد سنگین  (مثلاً سنگ‌زنی شمش در کارخانه‌های فولاد، حذف درز جوش، گیر کردن قطعات ریخته‌گری) و برش مقاطع فلزی ضخیم استفاده می‌شود.

  • ساینده‌های روکش‌دار (کاغذ سنباده/تسمه‌ها):  در دیسک‌های فیبری مرغوب  ، دیسک‌های فلپ و تسمه‌های سنباده  برای فلزکاری یافت می‌شود. ماهیت خود تیزشوندگی آن باعث می‌شود که دوام بسیار بیشتری نسبت به ساینده‌های آلومینای استاندارد داشته باشد و دفعات تعویض را کاهش دهد.

• ابزارهای فوق ساینده (به عنوان یک جزء ماتریس):

  • در ابزارهای الماسی با اتصال فلزی (تیغه‌های اره، فنجان‌های سنگ‌زنی برای بتن/سنگ)، ZFA گاهی اوقات به ماتریس پودر فلز اضافه می‌شود تا چقرمگی و استحکام اتصال ابزار افزایش یابد.

۲. کاربردهای نسوز

در اینجا، به دلیل پایداری دمای بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی سرباره/قلیا ، ارزش دارد  .

• صفحات و نازل‌های دروازه کشویی:  در ریخته‌گری مداوم فولاد، این اجزا باید در برابر چرخه‌های حرارتی شدید و فرسایش شیمیایی ناشی از فولاد مذاب و سرباره مقاومت کنند. دیرگدازهای پایه ZFA در اینجا عالی هستند.

• آسترهای پاتیل فولادی (مناطق بحرانی):  در نواحی با سایش بالا مانند خط سرباره یا پدهای ضربه گیر پاتیل ها استفاده می شود.

• مبلمان کوره:  برای ساخت پایه‌ها، ستون‌ها و تکیه‌گاه‌ها در کوره‌های سرامیکی با دمای بالا که ظرفیت تحمل بار و مقاومت در برابر شوک حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است، استفاده می‌شود.

• مواد ریختنی و پلاستیک‌های ضد سایش:  به عنوان سنگدانه به مواد ریختنی یا مخلوط‌های کوبیدنی نسوز اضافه می‌شود تا مقاومت سایشی آنها را در مناطقی مانند هودهای کوره سیمان، سیکلون‌ها و بلوک‌های مشعل به طور چشمگیری بهبود بخشد.

مقایسه با سایر ساینده‌ها/سنگدانه‌ها

خلاصه

کاربردهای اصلی زیرکونیا فیوزد آلومینا به دلیل ترکیب منحصر به فرد چقرمگی و قابلیت برش آن است:

• کاربرد اصلی:  ساینده با کارایی بالا ، به ویژه در  ابزارهای ساینده سندبلاست سنگین  و  ابزارهای سنگ زنی/برش رزینی بادوام  برای صنایع ساخت فولاد و فلز.

• کاربرد ثانویه:  سنگدانه نسوز مرغوب  در مناطق بحرانی فولادسازی و کوره‌های صنعتی با دمای بالا که شوک حرارتی و خوردگی از چالش‌های اصلی هستند.