Alumina Ceramic: Kayan da ke ɗorewa fiye da tsammani a shiru a hakikanin yanayin masana'antu

A cikin wani masana'antar kayan wuta da na yi aiki a ciki, kayan dakin gubar sun zama abin ciwon kai na dindindin. Rafuffukan cordierite suna fashewa bayan kusan zagaye 40–50 tsakanin zafin jiki na 1250 °C da na ɗaki, suna tilasta dakatar da aiki ba zato ba tsammani duk bayan makonni shida zuwa takwas. Ƙungiyar samarwa ta gwada mullite har ma da wasu samfuran silicon carbide, amma babu ɗayansu da ya ba da rayuwa mai ɗorewa ba tare da haɓaka farashi sosai ba. A ƙarshe, mun mayar da muhimman faranti masu ɗaurewa da saggers zuwa jikin keramiki na alumina 95 %. A cikin shekara ta farko, matsakaicin tsawon rayuwar hidima ya tashi zuwa sama da zagaye 180, kuma yawan dakatarwar gaggawa na murhu ya ragu fiye da rabinsa. Wannan canjin kayan guda ɗaya ya biya kansa cikin watanni tara da zarar mun yi la'akari da raguwar lokacin dakatawa da ƙarancin yawan sauyawa.

Ceramic na alumina ainihi shine aluminium oxide da aka sinter, mafi yawan samunsa a tsakanin 92–99.5% Al₂O₃. Yayin da tsarkinsa ya ƙaru, ƙarfin zafin jiki mai girma, rufin lantarki, da juriya ga lalacewa sukan fi kyau, amma hakan na buƙatar zafin sintering mafi girma. Ana samar da matakan na yau da kullum ta matsawa busasshe, matsawa isostatik, ko fitarwa, sannan a gasa su a 1500–1700 °C. Don aikace-aikace masu buƙatu sosai, matsawa isostatik mai zafi (HIP) ko zuba ruwa (slip casting) sannan a yi masa injin aiki kore yana samar da sassa masu kusan siffar ƙarshe tare da ƙarancin ramuka sosai.

Abin da ke sa alumina ta fice shi ne haɗuwar kaddarorin da ke jure munanan yanayin aiki na gaske. Tazarar ta kai kusan 9 a sikeli na Mohs, gudanar da zafi na da kyau ga seramiki (20–30 W/m·K dangane da tsarkinsa), kuma tana riƙe ƙarfin lankwasawa mai amfani har sama da 1200 °C. Haka kuma tana jure mafi yawan sinadaran acid, alkalis, da ƙarfen da aka narke fiye da yawancin keramiki na oxide. Waɗannan halaye ne ke bayyana dalilin da ya sa ake amfani da alumina a kayan gogewa, kayan cikin murhu, hatimin famfo, bututun kariya na thermocouple, na'urorin rufin wutar lantarki, da layukan kariya daga lalacewa.

Bayanan Ayyuka Gaba da Gaba daga Ainihin Sabis

Shekaru kaɗan bayan haka a wani wuri daban, mun gudanar da kwatancen sarrafawa tsakanin ƙwallayen niƙa na alumina 92 % da na 99 % a cikin injin niƙa mai ruwa guda ɗaya, suna sarrafa laka na jikin keramiki mai yawan silika. Duk kayan da aka saka sun yi amfani da girman ƙwallo iri ɗaya da saurin injin niƙa iri ɗaya. Bayan awanni 2,000 na aiki mun auna abubuwan da ke tafe:

• 92 % ƙwallon alumina: matsakaicin saurin lalacewa 0.018 % a kowace awa bisa nauyi. Gurbatar ƙarfe a cikin slip ya tashi zuwa 0.035 % bayan awanni 1,500. Rashin santsin saman ƙwallan ya ƙaru sosai, wanda ya rage ingancin niƙa a cikin awanni 500 na ƙarshe.
• 99 ƙwallayen alumina %: matsakaicin saurin lalacewa 0.007 % a kowace awa. Ɗaukar ƙarfe ya kasance ƙasa da 0.008 %. Ƙwallayen sun kasance masu santsi na tsawon lokaci, suna ba mu damar kiyaye rarraba girman barbashi da muke nufi tare da rage jimillar lokacin niƙa da 12 %.

Kwallayen masu tsarkin gaske sun fi tsada kimanin 35 % a farko, amma saboda amfani da kayan aiki ya ragu fiye da rabin, kuma mun cire wani mataki na rarrabuwa ta maganadisu a ƙarshen layin, jimillar kuɗin kowace tan na slip ɗin da aka kammala ya ragu da 22 % tare da darajar 99 %.

Mun ga irin waɗannan tsare-tsare tare da kayan daki na tanda. A cikin tanda mai gasa porcelin da sauri, wanda ke gudanar da zagaye a 1,220 °C, 95 % alumina batts sun nuna matsakaicin asarar nauyi na 0.8 % bayan zagaye 150, yayin da makamantan cordierite batts suka rasa 3.4 % kuma suka fara lankwasawa. Hakanan, allunan alumina sun watsa zafi daidaito, wanda ya rage bambancin zafin jiki a cikin kaya da kusan 15 °C kuma ya inganta daidaiton gasa.

Darussan aikace-aikace daga amfani na dogon lokaci

Ba kowace aikace-aikace ke buƙatar tsarkin mafi girma ba. Ga yawancin sassan da ke lalacewa da kayan ginin murhu na gabaɗaya, alumina 92–95 % tana ba da mafi kyawun daidaito tsakanin aiki da farashi. Fiye da 1,400 °C a cikin yanayi mai rage iskar oxygen ko idan ana buƙatar juriya ga girgizar zafi mai tsanani, alumina da aka ƙarfafa da zirconia ko wasu kayan haɗe-haɗe wani lokaci sukan zama dole. Alumina kuma tana da rauni; bugun kayan aikin ƙarfe da suka faɗo ko ƙananan ƙarfe a cikin injin na iya haifar da tsagewa, don haka kiyaye tsabta da bin ka'idojin ɗora kaya yadda ya kamata suna da matuƙar muhimmanci.

Daga ƙwarewa, manyan ribobi suna zuwa ne lokacin da ƙungiyoyi suka daina ɗaukar seramiki na alumina a matsayin madadin kai tsaye, sai su sake tsara tsarin tallafi bisa ƙarfinsa. Sau da yawa ana iya yin sassa masu siriri saboda ƙarin ƙarfin zafi, wanda ke rage nauyin zafi da gajarta lokutan dumama da sanyaya. Tsara kayan ginin murhu yadda ya kamata, wanda ke gujewa nauyi a wuri guda da kuma ba da damar faɗaɗa daidai, yana ƙara tsawon rayuwar aiki sosai.

Kwalaben alumina ba za su taɓa zama zaɓi mafi arha a kan shafi ba, amma a wuraren da dakatarwar aiki, gurbatawa, ko sauyawa akai-akai ke da ainihin kuɗi, suna ci gaba da samar da ribar da za a iya auna. Masana'antun da ke bibiyar ainihin tsawon rayuwar aiki, saurin lalacewa, da tasirin da ke biyo baya maimakon farashin saye kawai, su ne ke ci gaba da komawa ga alumina don ayyukan da suka fi muhimmanci. Idan yanayi ya dace, har yanzu shi ne ɗaya daga cikin kayan da muke da su mafi dogaro wajen ci gaba da gudanar da ayyukan zafi mai yawa da na lalacewa mai yawa cikin aminci shekara bayan shekara.