อะลูมิเนียมออกไซด์สีขาวเป็นชั้นเซรามิกที่ทนทานต่อการสึกหรอ

อะลูมิเนียมออกไซด์สีขาว (อะลูมินาหลอมรวมสีขาว Al₂O₃) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็น  ชั้นเซรามิกที่ทนทานต่อการสึกหรอ  เนื่องจากมีความแข็งเป็นพิเศษ (Mohs 9) จุดหลอมเหลวสูง (~2050°C) และความเสถียรทางเคมีที่ยอดเยี่ยม ต่อไปนี้เป็นวิธีการนำไปใช้ในสารเคลือบและพื้นผิวที่ทนทานต่อการสึกหรอ:

1. คุณสมบัติหลักในการต้านทานการสึกหรอ

• ความแข็งสูง : ทนทานต่อการเสียดสีจากอนุภาค สารละลาย และแรงเสียดทาน

• ความเฉื่อยทางเคมี : ทนทานต่อการกัดกร่อนจากกรด ด่าง และตัวทำละลาย

• เสถียรภาพทางความร้อน : รักษาประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง (สูงถึง 1,600–1,800°C)

• ความพรุนต่ำ : โครงสร้างที่หนาแน่นช่วยลดการแทรกซึมโดยสื่อการกัดกร่อน

2. วิธีการใช้งานทั่วไป

A. การพ่นเคลือบด้วยความร้อน

• การพ่นพลาสม่า :

  • ผง Al₂O₃ สีขาวจะถูกหลอมและขับเคลื่อนไปยังพื้นผิวโลหะ (เช่น เพลาปั๊ม วาล์ว ใบพัดกังหัน)

  • สร้างชั้นแข็งหนาแน่น (หนา 200–500 μm) เพื่อป้องกันรอยขีดข่วนและการกัดเซาะ

• HVOF (เชื้อเพลิงออกซิเจนความเร็วสูง) :

  • มีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงกว่าการพ่นพลาสม่า เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการสึกหรอรุนแรง

B. วัสดุบุผิวและกระเบื้องเซรามิก

• ยึดติดด้วยอีพอกซีหรือเรซิน :

  • กระเบื้อง Al2O3 (เช่น ความบริสุทธิ์ 92–99%) จะถูกยึดติดด้วยกาวเข้ากับราง กรวย หรือท่อส่งในอุตสาหกรรมเหมืองแร่/ซีเมนต์

  • ใช้ในไซโคลน ใบพัดลม และระบบสายพานลำเลียงที่จัดการวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

C. วัสดุคอมโพสิตทนทานต่อการสึกหรอ

• พอลิเมอร์เสริมแรงด้วย Al2O3 :

  • เพิ่มลงในอีพอกซี/โพลียูรีเทนสำหรับท่อสารละลาย แผ่นซับ หรือพื้น (เช่น โรงงานแปรรูปถ่านหิน)

• คอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิก-โลหะ :

  • เผาผนึกกับโลหะ (เช่น Al, Fe) สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูง เช่น ซีลหรือลูกปืน

3. กรณีการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม

• อุตสาหกรรมเหมืองแร่และปูนซีเมนต์ :

  • แผ่นซับสำหรับเครื่องบด เครื่องโม่ และอุปกรณ์ขนส่งสารละลาย

• น้ำมันและก๊าซ :

  • การเคลือบบนดอกสว่าน วาล์ว และปั๊ม เพื่อต้านทานการกัดเซาะของทราย

• การผลิตไฟฟ้า :

  • การเคลือบท่อหม้อไอน้ำในโรงไฟฟ้าถ่านหินเพื่อลดการสึกกร่อนของเถ้าลอย

• ยานยนต์ :

  • ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ที่เสี่ยงต่อการสึกหรอสูง (เช่น แหวนลูกสูบ แผ่นกระบอกสูบ)

4. ข้อได้เปรียบเหนือทางเลือกอื่น

• คุ้มค่า : ราคาถูกกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) หรือทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) สำหรับการใช้งานมากมาย

• ความคล่องตัว : สามารถใช้งานร่วมกับวิธีการสะสมหลายประเภท (การพ่น การปูกระเบื้อง การหล่อ)

• ปลอดสารพิษ : ปลอดภัยสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร/ยา (ไม่เหมือนกับสารเคลือบโลหะหนักบางชนิด)

5. ข้อจำกัด

• ความเปราะบาง : มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวภายใต้แรงกระแทก โดยมักใช้ร่วมกับ TiO₂ หรือ ZrO₂ เพื่อเพิ่มความเหนียว

• การเตรียมพื้นผิว : ต้องใช้การพ่นทรายและความเข้ากันได้ทางความร้อนเพื่อป้องกันการแยกตัว