Белый оксид алюминия (Al₂O₃) является отличным выбором для износостойкого слоя благодаря своей высокой твердости, химической инертности и термической стабильности. Ниже приведен подробный анализ его свойств и применения в износостойких покрытиях:
Основные свойства белого оксида алюминия для износостойкости
-
Высокая твердость (9 по шкале Мооса) – лучше противостоит истиранию и эрозии, чем многие металлы и полимеры.
-
Химическая инертность – устойчив к коррозии, вызываемой кислотами, щелочами и окислительными средами.
-
Термическая стабильность – сохраняет прочность при высоких температурах (до ~1800°C).
-
Низкая пористость — при правильном спекании или плазменном напылении образуется плотный защитный слой.
-
Электроизоляция – полезна в случаях, когда требуется непроводящая защита от износа.
Распространенные приложения
-
Покрытия, наносимые методом термического напыления (плазма или HVOF) для промышленного оборудования, насосов и турбин.
-
Износостойкие футеровки бункеров, желобов и трубопроводов, транспортирующих абразивные материалы.
-
Износостойкие пластины и режущие инструменты — используются в качестве покрытия для продления срока службы.
-
Керамическая броня и баллистическая защита — благодаря своей твердости и ударопрочности.
-
Промышленные ролики и направляющие — защищают от трения и износа.
Методы применения
-
Плазменное напыление – создает плотное, хорошо прилипающее покрытие для сред с высоким износом.
-
HVOF (высокоскоростное кислородное топливо) – обеспечивает превосходную прочность связи и низкую пористость.
-
Спекание – используется для керамических компонентов, требующих структурной целостности.
-
Золь-гель покрытия – тонкие, равномерные слои для точного нанесения.
Сравнение с другими износостойкими материалами
| Материал | Твёрдость (по шкале Мооса) | Макс. температура (°C) | Лучшее для |
|---|---|---|---|
| Белый Al₂O₃ | 9 | ~1800 | Абразия, коррозия |
| Карбид хрома | 8.5 | ~1,100 | Износ скольжения |
| Карбид вольфрама | 9-9,5 | ~1200 | Чрезвычайная абразивность |
| Карбид кремния | 9.5 | ~1600 | Химия + износ |
Ограничения
-
Хрупкость – склонен к растрескиванию под воздействием удара, если не использовать добавки, повышающие прочность (например, ZrO₂).
-
Требуется подготовка основания — необходима надлежащая пескоструйная обработка для обеспечения адгезии при термическом напылении.
-
Стоимость – дороже, чем некоторые износостойкие решения на основе полимеров, но более долговечны.
Улучшения
-
Al₂O₃-TiO₂ (13% TiO₂) – повышает ударную вязкость.
-
Al₂O₃-ZrO₂ – Повышает вязкость разрушения в условиях высоких напряжений.
Заключение
Белый оксид алюминия идеально подходит для применений, требующих высокой износостойкости, термической стабильности и химической инертности . Для экстремальных ударов композитные покрытия (например, Al₂O₃-TiO₂) могут быть предпочтительными.