내마모성 세라믹 이라고도하는 마찰 세라믹 은 마찰과 마모에 강한 세라믹 재료입니다. 이들은 광물 처리 및 야금을 포함한 다양한 산업 및 가정 응용 분야에 사용됩니다. 이 기사는 주요 마찰 세라믹 재료와 그 적용 분야를 조사합니다.
내마모성 세라믹
필수 속성
마찰 마모의 두 가지 기본 메커니즘, 즉 충격 마모와 마찰 마모가 있습니다. 충돌 마모에서 입자는 표면에 충격을 가하고 부식시킵니다. 예를 들어 이는 광물 취급시 발생하는 주요 마모 메커니즘입니다. 반면에 마찰 마모는 하중을받는 두 재료가 서로 미끄러질 때 발생합니다. 이 마모는 회전 샤프트, 밸브 시트, 금속 압출 및 인발 다이와 같은 장치에서 발생합니다. 세라믹은 이러한 메커니즘에 저항하는 데 적합합니다. 서로 결합하는 강한 화학 결합으로 인해 매우 단단하고 강하기 때문입니다. 이러한 특성은 마찰 학적 응용에 필수적이지만 마찰 학적 세라믹은 다른 중요한 특성, 특히 탄성, 인성, 열팽창 및 열전도도를 나타냅니다. 후술하는 바와 같이, 변형-강화 된 지르코니아와 같은 세라믹은 강도와 인성의 균형을 제공하는 미세 구조로 개발되었다. 이러한 소재는 기존의 세라믹 소재보다 약하지만 인성이 향상되어 내마모성이 뛰어납니다. 사용 된 세라믹이 낮은 열팽창 계수 (열 응력 감소) 또는 높은 열 전도도 (열을 전도하기 위해)를 갖지 않는 한, 마모 중 열 발생으로 인해 열 충격 문제가 발생할 수 있습니다.
기재
가장 널리 사용되는 마찰 세라믹은 거친 알루미나 (알루미늄 산화물, Al 2 O 3)이며, 이는 낮은 제조 비용으로 인해 인기가 높습니다. 그러나 알루미나는 입자 풀 아웃에 취약하다. 이로 인해 표면이 약해져 더욱 빠르게 부식 될 수 있습니다. 또한, 날이 날카로 워진 느슨해 진 입자는 다른 곳에서 충돌 마모를위한 연마 입자가됩니다. 따라서 알루미나의 마모 된 표면은 무광 (거친) 외관을 갖는 경향이 있습니다.
세라믹 매트릭스 복합재는 쉽게 풀리지 않는 큰 1 차 입자 (예: 실리콘 카바이드 [SiC])가보다 적합한 매트릭스 (예: 실리카 [Si], 실리콘 질화물 [Si 3) 와 결합되어있어 알루미나에 비해 개선 된 점을 나타냅니다. 미세 균열에 저항하는 N 4] 또는 유리). 휘스커, 섬유 또는 변형 단계로 강화 된 세라믹은 훨씬 더 개선되었습니다. 예를 들어, 변형 강화 지르코니아 (TTZ)에서, 마모 중에 발생하는 표면 응력은 강화 입자를 변형시켜 표면을 압축시킨다. 이러한 변형은 표면을 강화시킬뿐만 아니라 인출되는 입자가 마이크로 미터 미만의 범위에있는 경향이있다. 이러한 매우 작은 크기에서는 표면을 손상시키지 않고 연마합니다. 따라서 마모 된 TTZ 표면은 매트가 아니라 광택이 나는 경향이 있습니다. 이러한 미세 구조의 엔지니어링 비용은 기존의 알루미나보다 훨씬 높지만, 재료의 경쟁 우위는 서비스 수명이 크게 향상되어 실현됩니다.
