Corundum nâu thực sự có thể được sử dụng trong lớp phủ chống mài mòn. Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tuyệt vời của nó làm cho nó trở thành vật liệu gia cố lý tưởng. Sau đây là phân tích chi tiết và đề xuất ứng dụng:
1. Đặc điểm và ưu điểm của corundum nâu
Độ cứng cao (Mohs 9): có thể cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn của lớp phủ và phù hợp với môi trường ma sát cao.
Tính trơ về mặt hóa học: chống axit và kiềm, chống ăn mòn, thích hợp cho các môi trường khắc nghiệt như hóa chất và hàng hải.
Độ ổn định nhiệt: có thể chịu được nhiệt độ cao (khoảng 1800℃), thích hợp cho điều kiện nhiệt độ cao.
Hình thái hạt có thể kiểm soát: có thể thu được các kích thước hạt khác nhau (từ micromet đến milimét) bằng cách nghiền và phân loại để đáp ứng các yêu cầu về độ dày lớp phủ và độ mịn bề mặt.
2. Ứng dụng trong lớp phủ chống mài mòn
Là chất độn chức năng: lượng bổ sung là 20%-40% (tỷ lệ trọng lượng), trộn trực tiếp vào nền nhựa (như epoxy, polyurethane).
Biến đổi bề mặt: Sử dụng tác nhân liên kết silane hoặc titanate để xử lý bề mặt hạt nhằm tăng cường liên kết giao diện với nhựa và ngăn ngừa sự bong tróc.
Thiết kế lớp phủ gradient: kết hợp với silicon carbide, vi cầu gốm, v.v. để tạo thành cấu trúc nhiều lớp nhằm tối ưu hóa khả năng chống mài mòn và chống va đập tổng thể.
3. Các tình huống ứng dụng điển hình
Sàn công nghiệp: các khu vực như nhà kho và xưởng thường xuyên chịu tác động cơ học.
Máy móc khai thác: bảo vệ thành trong của máy nghiền và đường ống dẫn.
Đóng tàu và kỹ thuật hàng hải: lớp phủ chống ăn mòn và chống mài mòn cho sàn và thân tàu.
Hàng không vũ trụ: bảo vệ chống mài mòn ở nhiệt độ cao cho các bộ phận động cơ.
4. Các biện pháp phòng ngừa và đề xuất tối ưu hóa
Kích thước hạt phù hợp: các hạt thô (lưới 80-120) được sử dụng cho lớp phủ dày để chống va đập và các hạt mịn (lưới trên 325) được sử dụng cho lớp phủ mỏng để làm mịn bề mặt.
Quy trình phân tán: sử dụng thiết bị cắt tốc độ cao hoặc máy nghiền ba trục để tránh kết tụ; thêm chất phân tán (như dòng BYK) để cải thiện tính đồng nhất.
Kiểm soát chi phí: nếu không yêu cầu về màu sắc, có thể sử dụng corundum nâu chưa nung (chi phí thấp hơn), nhưng cần phải xác minh xem độ tinh khiết của nó có đạt tiêu chuẩn hay không.
Tuân thủ môi trường: Đảm bảo nguyên liệu thô tuân thủ tiêu chuẩn RoHS và REACH, tránh hàm lượng kim loại nặng quá mức (như Fe và Ti).
5. So sánh các giải pháp thay thế
Silic cacbua: Độ cứng cao hơn (Mohs 9,5), nhưng chi phí cao hơn, giòn, phù hợp với môi trường chịu mài mòn khắc nghiệt.
Zirconi oxit: Độ bền tốt, nhưng mật độ cao, có thể gây ra hiện tượng lắng đọng lớp phủ.
Giải pháp tổng hợp: Corundum nâu + than chì (10%) có thể làm giảm hệ số ma sát và phù hợp với các trường hợp ma sát trượt.
6. Khuyến nghị về xác minh và thử nghiệm
Kiểm tra trong phòng thí nghiệm: Đánh giá khả năng chống mài mòn theo ASTM D4060 (Phương pháp mài mòn Taber) và ASTM D968 (Phương pháp cát rơi).
Kiểm tra thực tế: Sơn một lớp sơn lên một diện tích nhỏ của thiết bị mục tiêu và theo dõi mức độ hao mòn thực tế trong vòng 6-12 tháng.
Kết luận
Corundum nâu là lựa chọn tiết kiệm chi phí cho lớp phủ chống mài mòn, đặc biệt là đối với các trường hợp có mức độ mài mòn trung bình đến cao và chi phí và hiệu suất. Tuổi thọ lớp phủ có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách tối ưu hóa việc phân loại hạt, sửa đổi bề mặt và kết hợp với các vật liệu khác. Nên tiến hành một thử nghiệm nhỏ trước và điều chỉnh công thức theo các điều kiện làm việc cụ thể.