Nhôm oxit trắng (nhôm oxit trắng nóng chảy, Al₂O₃) được sử dụng rộng rãi như một lớp gốm chống mài mòn do có độ cứng đặc biệt (Mohs 9), điểm nóng chảy cao (~2050°C) và độ ổn định hóa học tuyệt vời. Sau đây là cách ứng dụng trong lớp phủ và bề mặt chống mài mòn:
1. Các tính chất chính của khả năng chống mài mòn
-
Độ cứng cao : Chống mài mòn từ các hạt, bùn và ma sát.
-
Tính trơ về mặt hóa học : Chống ăn mòn từ axit, kiềm và dung môi.
-
Độ ổn định nhiệt : Duy trì hiệu suất ở nhiệt độ cao (lên tới 1600–1800°C).
-
Độ xốp thấp : Cấu trúc dày đặc làm giảm sự xâm nhập của môi trường xói mòn.
2. Phương pháp ứng dụng phổ biến
A. Lớp phủ phun nhiệt
-
Phun Plasma :
-
Bột Al₂O₃ trắng được nấu chảy và đẩy lên các chất nền kim loại (ví dụ: trục bơm, van, cánh tua bin).
-
Tạo thành lớp cứng, dày (dày 200–500 μm) chống mài mòn và xói mòn.
-
-
HVOF (Nhiên liệu oxy tốc độ cao) :
-
Độ liên kết cao hơn so với phun plasma, phù hợp với môi trường mài mòn khắc nghiệt.
-
B. Lớp lót và gạch men
-
Liên kết bằng Epoxy hoặc Nhựa :
-
Gạch Al₂O₃ (ví dụ: độ tinh khiết 92–99%) được dán dính vào máng xối, phễu hoặc đường ống trong ngành khai thác mỏ/xi măng.
-
Được sử dụng trong các hệ thống lốc xoáy, cánh quạt và băng tải xử lý vật liệu mài mòn.
-
C. Vật liệu tổng hợp chịu mài mòn
-
Polyme gia cường Al₂O₃ :
-
Được thêm vào epoxy/polyurethane cho ống dẫn bùn, lớp lót hoặc sàn (ví dụ: nhà máy chế biến than).
-
-
Vật liệu tổng hợp gốm-kim loại :
-
Được thiêu kết với kim loại (ví dụ: Al, Fe) để tạo ra các bộ phận có độ bền cao như phớt hoặc ổ trục.
-
3. Các trường hợp sử dụng công nghiệp
-
Khai khoáng & Xi măng :
-
Lớp lót cho máy nghiền, máy xay và thiết bị vận chuyển bùn.
-
-
Dầu khí :
-
Lớp phủ trên mũi khoan, van và máy bơm để chống xói mòn cát.
-
-
Sản xuất điện :
-
Lớp phủ ống lò hơi trong các nhà máy đốt than để giảm thiểu sự mài mòn của tro bay.
-
-
Ô tô :
-
Các bộ phận của động cơ dễ bị mài mòn (ví dụ: vòng piston, ống lót xi lanh).
-
4. Ưu điểm so với các giải pháp thay thế
-
Tiết kiệm chi phí : Rẻ hơn silicon carbide (SiC) hoặc vonfram carbide (WC) cho nhiều ứng dụng.
-
Tính linh hoạt : Tương thích với nhiều phương pháp lắng đọng (phun, lát gạch, đúc).
-
Không độc hại : An toàn cho ngành công nghiệp thực phẩm/dược phẩm (không giống như một số lớp phủ kim loại nặng).
5. Hạn chế
-
Độ giòn : Dễ nứt khi va chạm; thường kết hợp với TiO₂ hoặc ZrO₂ để tăng độ dẻo dai.
-
Chuẩn bị nền : Cần phun cát và chịu nhiệt để tránh bị tách lớp.