امروزه، مواد به طور مداوم در حال توسعه و پیشرفت هستند. با کمک روش های جدید طیف گسترده ای از فن آوری ها با هم ادغام و محصولات کاربردی جدیدی تولید می‌شوند که جالب ترین تحولات در عرصه مهندسی مواد در سرامیکهای صنعتی و مهندسی روی داده است. این محصولات بیشتر در ماشین آلات صنعتی و تجهیزات و دستگاههای الکترونیکی به کار میروند. از مزایای این قطعات سرامیکی صنعتی می توان مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی آنها در پمپ ها ، نازل ها و سوپاپ ها و همچنین مقاومت قطعات موتورهای سرامیکی در برابر شوک حرارتی بالا نام برد. در این مقاله به آشنایی با قطعات سرامیکهای صنعتی خاص می پردازیم.
سرامیک های صنعتی
سرامیک ها به طور کلی به مواد غیر آلی و غیر فلزی گفته می‌شود که دارای خواصی از جمله مقاومت و سختی بالا، دمای ذوب زیاد، مقاوم بودن در برابر مواد شیمیایی و رسانایی الکتریکی و حرارتی پایین هستند. به محصولات صنعتی مختلفی که از سرامیک ها ساخته می شوند مانند کاشی کف و حتی گلوله های سوخت هسته ای ، سرامیک های صنعتی گفته می‌شود که می توانند به حالت های مختلفی همچون کامپوزیت های پودر شده یا مواد آلی نیمه مایع تهیه شوند.
آلومینا پرکاربردترین نوع سرامیک صنعتی است که خاصیت دی الکتریک یا نارسانای الکتریکی بودن آن باعث شده در بخش های مختلف محصولات الکتریکی استفاده شوند. آلومینا در برابر سایش و خوردگی مقاوم است و به همین دلیل نیز در قطعات ماشین آلات صنعتی به طور گسترده استفاده می‌شود.
سرامیک های مغناطیسی صنعتی
نوعی از سرامیک های صنعتی هستند که در پایگاههای برق استفاده می‌شوند چراکه عایق گرما و جریان الکتریکی می‌باشند. در سرامیکهای مغناطیسی از اکسید آهن استفاده می‌شود که از جمله مهمترین کاربردهای آن می‌توان به قطعات سیستم های کامپیوتری اشاره کرد.
انواع قطعات سرامیکهای صنعتی
قطعات سرامیکی صنعتی به چهار دسته ی کلی تقسیم می شوند که هر کدام شامل طیفی از محصولات متنوع می‌شوند. با ما همراه باشید تا به بررسی تمامی قطعات سرامیکی صنعتی خاص بپردازیم.
- سرامیکهای ساختاری: شامل آجر و کاشی و سرامیک کف، دیوار و غیره.
- سرامیک های نسوز با درجه حرارت بالا: روکش کوره‌های سرامیکی، نازل ها، لیزرها.
- مواد سفید: ظروف مخصوص غذاخوری و سفال های تزیینی
- سرامیک های فنی که سرامیک های مهندسی یا پیشرفته نیز نام دارند.
قطعات سرامیک های صنعتی خاص
- قطعات پمپ و شیر: از سرامیک در پیستون پمپ ، شافت پمپ مغناطیسی و غیره به دلیل مقاومت آن در برابر سایش استفاده می‌شود. در شیرآلات نیز سرامیک ها برای ایجاد درزگیرهای با کیفیت به کار برده می‌شوند.
- قطعات تولید کاغذ: در تولید کاغذ نیز از سرامیک ها به دلیل مقاومت در برابر سایش، در مخروطهای تمیزکننده ای که مواد اضافی را از خمیر دوغاب جدا می‌کنند استفاده می‌شود.
- برش دهنده ها: از بین همه مواد سرامیکی، زیرکونیا از استحکام و مقاومت بیشتری در برابر سایش بهره مند است به همین دلیل در برش الیاف، کاغذ، فیلم و مواد مشابه به کار می‌رود.
- ماکور: سرامیک شیشه ای ترکیبی با قابلیت انعطاف پذیری پلیمر، تراش پذیری فلز و عملکرد سرامیک فنی پیشرفته است.
- ابزارهای اندازه گیری: خاصیت غیر خورنده ی قطعات سرامیکی از جمع شدن و فرو رفتن هنگام اندازه گیری دقیق جلوگیری می‌کند بنابراین از سرامیک ها در ابزراهای اندازه گیری بسیار استفاده می‌شود.
- تجهیزات پزشکی و قطعات تجزیه و تحلیل شیمیایی: پایداری شیمیایی و عدم خوردگی سرامیک ها سبب شده تا از آنها در تجهیزات پزشکی استفاده شود.
- قطعات توربین گاز: سرامیک ها به دلیل مقاومت در برابر درجه حرارت بالا برای موتور توربین های گاز به کار میروند.
- قطعات نسوز: اين قطعات كه عمدتا از بدنه هاي آلومينا سيليكاتي و يا كورديريتي مي باشند در بخش هاي گوناگون كه نياز به قابليت تحمل شوك هاي حرارتي و دماي بالا مي باشد مورد مصرف قرار مي گيرند .
رايج ترين قطعات نسوز عبارتنداز
- لوله هاي سراميكي مورد مصرف در كوره های الكتريكي بعنوان نگهدارنده المنت ها
- قطعات متنوع مورد مصرف در هيترها كه المنت هاي حرارتي در داخل آنها مستقر مي گردند.
- فيلترهاي مذاب جهت تصفيه ناخالصی هاي مذاب
- قطعات مورد استفاده در داخل كوره ها نظير قطعات Cup Lock
- رينگ هاي سراميكي نسوز
- صفحات نسوز
قطعات سرامیکی استفاده شده در اتومبیل های مدرن
در سالهای اخیر، استفاده از قطعات سرامیکی در صنایع خودروسازی در حال افزایش است. که به چند نمونه از آنها اشاره می‌شود:
- انواع سنسورها و مبدل ها:
در سنسورهایی از قبیل سنسور میزان باد لاستیک، سنسور میزان سوخت باقیمانده، سیستمهای کمک پارک و غیره از پیزو سرامیکها استفاده می‌شود. از دیگر انواع پیزوسرامیک‌ها می‌توان به پیزوسرامیک‌های استفاده شده در سیستمهای رفاهی از جمله ماساژور صندلی اشاره کرد.
- یاتاقان و واشر:
از آنجا که سرامیکهای پیشرفته استحکام و مقاومت شیمیایی و حرارتی بالایی دارند، از آنها در ساخت یاتاقانهای پمپ آب و قطعات آب بندی انژکتور استفاده می‌شود.
- ترمز
کارایی لنتها و دیسکهای فلزی که معمولاً از جنس فولاد هستند، در صورتی که داغ شوند دچار افت شدیدی می‌شود. این موضوع به‌ویژه در اتومبیلهای اسپرت و مسابقه‌ای اهمیت پیدا می‌کند، جایی که در سرعتهای بالا به طور مداوم و پی‌درپی نیاز به استفاده از ترمز وجود دارد. وجود دو خاصیت سختی و مقاومت حرارتی بالا در سرامیکها باعث شده تا این مواد و کامپوزیتهای کربنی آنها به عنوان گزینه‌ای مناسب جهت ساخت لنت و دیسک ترمز، به‌ویژه در اتومبیلهای اسپرت مطرح شوند. چراکه کارایی آنها با افزایش دما کاهش نمی‌یابد.
- باتری و سیستمهای هیبریدی
این روزها در اخبار مربوط به دنیای اتومبیل با خودروهایی با سوخت هیدروژن مواجه می‌شویم. در واقع باتری یا منبع تولید انرژی این خودروها از نوعی سرامیک نیمه هادی ساخته شده که به دلیل دارا بودن ساختار و ترکیب ویژه، در مجاورت هیدروژن، بخار آب و انرژی الکتریکی تولید می‌کند و خودرو را به حرکت در می‌آورد.
- شیشه اتومبیل ها:
شیشه‌ها به عنوان بخش بزرگی از خانواده‌ی سرامیکهای سنتی، کاربرد غیر قابل انکار و بعضاً جالب و مدرنی در اتومبیلها دارند. انواع سان روفها و سیستمهای مربوط به آنها نظیر مجیک اسکای مرسدس بنز و سیستمهای مشابه در اتومبیلهای دیگر و همچنین آیینه‌های فتوکرومیک و الکتروکرومیک، وابسته به خواص نوری و الکتریکی منحصر به فرد سرامیکها هستند.
منابع:
https://global.kyocera.com/prdct/fc/product/pdf/mechanical.pdf