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陶瓷泵组件:极端工况环境佼佼者
2019年08月29日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:510
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化学工程,金属冶炼,采矿等行业的物料输送过程中,输送往往需要遭受含有固体颗粒的浆料的冲击,腐蚀性流程的侵蚀,高温流体的冲击,这些工况都有潜在的破坏性,很容易对输送泵造成重大影响,甚至影响输送泵的正常工作或对传输介质造成介质污染,进而影响工艺流程的稳定进行,因此需要对这些极端应用环境的泵进行特殊的选材,以保障生产顺利及产品品质。

先进陶瓷材料往往具有高硬度,高熔点,低磨损,抗酸碱腐蚀这些特点,并且在高温下还能保持这些特性。得益于这些特性,先进陶瓷材料通常是很耐磨,耐高温的,且几乎对所有的化学物质都有极好的抵抗力,可在大多数溶剂,酸和碱性溶液甚至乎熔融金属中应用。因此,先进陶瓷材料非常适应于制作应用于极端环境的泵组件。

▲先进陶瓷材料可用于泵组件密封衬垫,柱塞,叶轮,球等等

陶瓷材料常以陶瓷涂层及陶瓷件这两种形式用于泵组件的组件。对于一部分应用,在件上涂覆陶瓷涂层已足以保证耐磨能力,而对于更极端的磨损腐蚀或高温应用往往需要采用更为坚固耐打陶瓷材料,例如用于输送超过130℃的70%硫酸,温度高达550℃的腐蚀性熔融盐等。

▲腐蚀性流体输送难

除了耐腐蚀能力,陶瓷泵还有着表面可加工得光洁易清洗杀菌,低磨损,化学惰性等特性,因而制药、食品和饮料、医疗和化妆品行业也广泛应用。

另外,陶瓷还有一个非常值得“表扬”的地方,虽然陶瓷件单次投资比较大,但优秀的陶瓷柱塞等泵组件磨损量极少,可以让泵的寿命的更加长维护工作量更低,例如灌装泵在大批量生产设备中运行10年,仅需很少的维护量

全陶瓷离心泵用于化工设备,图片来源京瓷

泵中常用的先进陶瓷材料:

常见的陶瓷泵材料包括氧化铝、氧化锆、氧化铝/氧化锆复合材料、蓝宝石、石英、熔融石英、氮化硅和碳化硅。具体的选择什么陶瓷材料将取决于泵送介质类型和介质温度,以及材料的热膨胀系数、韧性、耐火性、硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性的匹配。如下图所示,虽然所有的普通陶瓷泵材料比不锈钢硬,但在不同的陶瓷材料之间会出现较大的硬度变化。

京瓷部分陶瓷材料强度及抗弯强度

除了从性能匹配的角度去选取泵材料,陶瓷其制备难度及成本也是一个重要的考虑因素。例如蓝宝石是一种高纯度、坚硬的材料,能承受热冲击和环境冲击,同时提供高耐磨性和化学相容性,但与单晶蓝宝石相比,氧化铝则相对便宜,如何能满足应用要求则可选用氧化铝陶瓷材料替用。钇稳定氧化锆具有高韧性、耐火性、硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性常用于泵柱塞或活塞。碳化硅也有具有很高的硬度和耐化学性及耐高温能力,举个例子京瓷的碳化硅能在1400°C温度下的保持高强度。

粉体圈 作者:小白


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