지르코니아 세라믹 펌프가 강산성 슬러리의 부식에 효과적으로 저항할 수 있는 이유는 무엇인가요?-
지르코니아 세라믹 펌프가 강산성 슬러리의 부식에 효과적으로 저항할 수 있는 이유는 재료의 본질적인 구조와 화학적 불활성 때문입니다. 이는 코팅이나 표면 처리가 아닙니다.-내부에서 부식 메커니즘을 근본적으로 차단하는 것입니다.
첫째, 화학 결합은 그 근원에서 반응을 차단합니다.
일반 금속 펌프의 부식은 금속 원자가 쉽게 전자를 잃고 산의 수소 이온과 치환 반응을 일으키기 때문에 발생합니다. 대조적으로, 지르코니아는 지르코늄과 산소 원자가 매우 높은 결합 에너지를 갖는 매우 안정적인 이온 결합에 의해 결합되어 있는 이산화지르코늄의 결정상입니다. 지르코늄 원자에서 산소 이온을 끌어당기려면 강산이 화학적으로 공급할 수 있는 것보다 훨씬 큰 에너지 입력이 필요합니다. 결과적으로, 산성도가 높은 슬러리에서도 지르코니아 세라믹은 열역학적으로 안정한 상태를 유지하며 단순히 산과 반응하지 않습니다.
둘째, 독특한 결정 구조는 손상에 대한 자체{0}}제한 메커니즘을 제공합니다.
높은-응력 조건에서 표면에 미세 균열이 발생하는 경우, 이산화지르코늄은 변태 강화로 알려진 변화를 겪게 됩니다. 즉 결정 구조가 정방정계에서 단사정계로 이동하고 이러한 전이로 인해 부피가 증가하여 균열 팁 압축이 발생하고 균열 성장 과정이 중단됩니다. 따라서 이 재료는 미시적 수준에서 자체 복구 메커니즘을 갖추고 있어 조각나 가장자리가 부서지는 것을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 고체 입자와 산성 혼합물을 운반하는 펌프의 작동 중에 펌프는 부식 및 기계적 성능 저하를 경험합니다. 이러한 강화 행동은 매우 중요합니다. 깨지기 쉬운 기존 세라믹은 일반적으로 입자가 부딪힌 후 벗겨지기 시작하여 항상 새로운 표면이 노출되어 훨씬 더 빨리 부식됩니다. 반면에 지르코니아는 표면을 유지하고 꽉 찬 비{7}}반응성 장벽으로 남아 있습니다.
셋째, 표면의 소수성이 높아 접촉시간이 단축된다.
완전히 조밀화된 지르코니아 세라믹은 다공성이 거의 없이 소결되었으며 표면 에너지가 낮습니다. 강산성 슬러리는 표면을 퍼뜨려 지속적으로 적시기보다는 구슬 모양으로 표면에서 빠르게 떨어져 나가는 경향이 있습니다. 이는 펌프 내부의 체류 시간과 접촉 면적을 더욱 감소시킵니다.
최종 결과는 내식성, 내마모성 및 고강도의 조합입니다. 플라스틱 펌프는 강산을 견딜 수 있지만 단단한 입자로 인한 마모는 처리할 수 없습니다. 금속 합금 펌프는 높은 경도를 제공할 수 있지만 강산 및 고온에서는 입계 부식에 취약합니다. 금속 합금 펌프는 경도라는 장점이 있습니다. 그러나 고온의 강산성 환경에서는 입계 부식으로 인해 공격을 받을 가능성이 높습니다. 지르코니아 세라믹 펌프는 산에 대한 내성이 있고 연마성 고체의 영향을 받지 않으므로 광산 및 화학 반응기에서 일반적으로 발견되는 부식성이 높고 마모성이 높은 복합 유체에 적합한 선택이므로 이러한 격리 문제에 대한 솔루션을 제공합니다.
한 가지 중요한 주의 사항: 순수 지르코니아는 불화수소산을 견디지 못합니다. 왜냐하면 불화물 이온이 지르코늄 원자를 직접 포획하여 가용성 복합체를 형성하기 때문입니다. 그건 분명한 약점이다. 공정 흐름에 불화수소산이 포함된 경우 구성을 확인하고 대체 재료를 고려해야 합니다.
