Сложният циркониев прах е важен материал с широк спектър от приложения, от усъвършенствана керамика до високопроизводителна електроника. Като водещ доставчик на сложен цирконий на прах, бях свидетел от първа ръка как добавянето на други елементи може значително да промени свойствата му. В този блог ще проучим различните начини, по които включването на различни елементи в съставен циркониев прах влияе върху неговите характеристики.
1. Разбиране на комбинирания циркониев прах
Преди да се задълбочим във въздействието на добавянето на елементи, важно е да разберем какво представлява прахообразният цирконий. Цирконият или циркониевият диоксид (ZrO₂) е керамичен материал, известен със своята висока точка на топене, отлична химическа устойчивост и добри механични свойства. Смесеният циркониев прах често се състои от цирконий, комбиниран с други вещества, за да се подобри ефективността му в специфични приложения.
2. Ефекти от добавянето на итрий
Един от най-често срещаните елементи, добавяни към циркониевия прах, е итрий (Y). Когато итрият се добави под формата на итрий (Y₂O₃), той стабилизира кубичната кристална структура на циркония при стайна температура. Тази стабилизация е от решаващо значение, тъй като кубичната фаза на циркония има по-добри механични свойства в сравнение с моноклинната фаза, която е стабилната форма на чистия цирконий при стайна температура.
Добавянето на итрий създава свободни места за кислород в циркониевата решетка. Тези свободни места позволяват по-лесно движение на кислородни йони, което е от полза за приложения като твърди оксидни горивни клетки (SOFC). В SOFCs повишената проводимост на кислородните йони позволява по-ефективно преобразуване на химическата енергия в електрическа. Като доставчик сме свидетели на нарастващо търсене на итрий - стабилизиран циркониев прах за SOFC приложения, тъй като той помага за подобряване на цялостната производителност и издръжливост на тези горивни клетки.
3. Влияние на добавянето на алуминиев оксид
Двуалуминиевият оксид (Al₂O₃) е друг елемент, който често се добавя към съставния циркониев прах. Когато се включи алуминиев оксид, той образува цирконий - закален алуминиев оксид (ZTA). ZTA съчетава високата твърдост и устойчивост на износване на алуминиевия оксид с издръжливостта на циркония.
Добавянето на цирконий към двуалуминиевия оксид помага да се предотврати разпространението на пукнатини. Когато започне да се образува пукнатина в ZTA материала, напрежението около върха на пукнатината кара частиците на циркония да претърпят фазова трансформация от тетрагонална към моноклинна фаза. Тази фазова трансформация абсорбира енергия и спира по-нататъшното нарастване на пукнатината. Този заздравяващ механизъм прави ZTA идеален материал за приложения като режещи инструменти, шлифовъчни среди и компоненти, устойчиви на износване. например,Перли от закален алуминиев оксид с цирконий с истинска плътност 4.0се използват широко в шлифовъчната и фрезовата промишленост поради тяхната отлична устойчивост на износване и висока якост.
4. Въздействие на добавянето на церий
Церий (Ce) може също да се добави към циркониевия прах. Цирконий с добавка на церий (CeO₂ - ZrO₂) има уникални свойства, особено по отношение на неговото редокс поведение. Церият може да съществува както в +3, така и в +4 степени на окисление, което позволява лесно съхранение и освобождаване на кислород.
Това свойство прави циркония с добавка на церий полезен в автомобилните каталитични конвертори. В каталитичните преобразуватели способността за съхраняване и освобождаване на кислород помага да се поддържа правилното съотношение въздух - гориво за ефективно изгаряне и намаляване на вредните емисии. Като доставчик, ние предоставяме циркониев прах с добавка на церий на производителите на автомобили, които разчитат на неговата ефективност, за да отговарят на строгите екологични разпоредби.
5. Роля на добавянето на силиций
Силицият (Si) често се добавя под формата на циркониев силикат (ZrSiO₄).50 Циркониев силикат на прахе популярен продукт в нашето портфолио. Когато силицийът се добави към циркониевия прах, той може да подобри термичната стабилност и химическата устойчивост на материала.
Циркониевият силикат има нисък коефициент на топлинно разширение, което означава, че може да издържи на високи температурни промени без значителни промени в размерите. Това го прави подходящ за приложения в среда с висока температура, като например в огнеупорната промишленост. Огнеупорни материали, направени от циркониев силикат - съдържащ циркониев прах, могат да се използват в пещи, пещи и друго високотемпературно оборудване за обработка.
6. Ефекти върху електрическите свойства
Добавянето на различни елементи също може да има дълбоко въздействие върху електрическите свойства на праха от циркониев диоксид. Например, както беше споменато по-рано, стабилизираният с итрий цирконий има повишена проводимост на кислородните йони. В допълнение, някои добавки на елементи могат да повлияят на електронната проводимост на циркония.
Някои добавки могат да въведат свободни електрони или дупки в циркониевата решетка, което може да повиши нейната електронна проводимост. Това свойство е полезно в приложения като сензори и електронни устройства. Например сензори на базата на цирконий могат да се използват за откриване на нивата на кислород в различни среди, като се възползват от връзката между проводимостта на кислородните йони и парциалното налягане на кислорода.
7. Приложения във водородни електролизатори
Циркониевият прах също има приложения във водородни електролизатори.Цирконий на прах за диафрагма на водороден електролизаторе проектиран да има специфични свойства, за да отговори на изискванията на това приложение. Добавянето на определени елементи може да подобри механичната якост, химическата стабилност и йонната проводимост на циркониевата диафрагма.
При водороден електролизатор диафрагмата трябва да разделя анодното и катодното отделения, като същевременно позволява преминаването на йони. Правилната комбинация от елемент - добавен цирконий на прах може да осигури ефективен йонен транспорт и да предотврати пресичането на газ, което е от решаващо значение за цялостната производителност и безопасност на електролизера.
8. Заключение
В заключение, добавянето на други елементи към сложния циркониев прах може да доведе до значителни промени в неговите свойства. Независимо дали става въпрос за повишаване на механичната якост, подобряване на електрическата проводимост или увеличаване на химическата стабилност, тези добавки на елементи позволяват циркониевият прах да бъде пригоден за широк спектър от приложения.
Като доставчик на сложен циркониев прах, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти, които отговарят на специфичните нужди на нашите клиенти. Ние непрекъснато изследваме и разработваме нови формули, за да оптимизираме ефективността на нашите циркониеви прахове. Ако се интересувате от закупуването на сложен циркониев прах за вашето приложение, ви каним да се свържете с нас за по-нататъшно обсъждане и преговори за доставка. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне да намерите най-подходящия продукт за вашите изисквания.
Референции
- Сингх, РК и Рей, SC (2004). „Керамика на базата на цирконий: заздравяване при трансформация и механично поведение“. Journal of Materials Science, 39 (1), 1 - 24.
- Steele, BCH, & Heinzel, A. (2001). "Материали за горивно - клетъчни технологии". Природа, 414 (6861), 345 - 352.
- Wang, Y., & Guo, J. (2018). „Напредък в композитите цирконий - закален алуминий“. Вестник на Европейското керамично общество, 38 (12), 4217 - 4233.