المواد الخزفية تستجيب هذه المواد بشكل مختلف للإجهادات الناتجة عن التلامس الميكانيكي المتحرك. قد يتعرض بعضها للتآكل والتلف، بينما قد يتحلل بعضها الآخر، بينما يتقشر بعضها الآخر عن سطحه.

تناقش هذه المقالة كيفية قياس سلوك مادة سيراميكية تجاه القوى المتعارضة والعوامل المؤثرة على هذا السلوك. كما نناقش قضايا مثل "مقاومة التآكل لها علاقة طردية أو متناسبة مع مسافة الانزلاق وحمل التلامس".

العديد من السيراميك التطبيقات الصناعية تعتبر المواد الخزفية عالية المخاطر، لذا فإن معرفة مدى مقاومة المادة الخزفية للتآكل مسبقًا أمر مهم.

ما هو اختبار مقاومة التآكل؟

اختبار مقاومة التآكل هو مقياس استجابة سطح المادة الخزفية للاحتكاك أو القوة المعاكسةتُقيّم هذه الاختبارات أداء المواد الخزفية في العمليات التي تنطوي على التآكل والاحتكاك والتآكل. الأداء الاحتكاكي للسيراميك.

تشمل طرق اختبار السيراميك ما يلي: تآكل تابر، تآكل القرص الدبوسي، طريقة اختبار الخدش، طريقة الكرة على القرص، وما إلى ذلك. 

طرق اختبار السيراميك

كيف تقيس مقاومة التآكل؟

1. تقنية كشط تابر</h3>

تعتبر تقنية تآكل تابر طريقة اختبار بسيطة نسبيًا مع معيار اختبار السيراميك المعترف به دوليًا، ISO 4649/ DIN 35516.

أثناء الاختبار، تُثبّت الصفيحة الكاشطة على أسطوانة دوارة. ثم يُحرّك المُشغّل قطعة مطاطية فوق الصفيحة الكاشطة لتحديد مقدار الفقد في الحجم. بناءً على معدل التآكل، تُعطي نتائج الاختبار قيمًا أعلى أو أقل.

كلما انخفضت الأرقام، كانت مقاومة التآكل أفضل. تشير الأرقام المرتفعة إلى معدل تآكل مرتفع، مما يعني مقاومة ضعيفة للتآكل.

2. اختبار تآكل الدبوس على القرص

يعتبر هذا واحدا من الأكثر تفضيلا طرق اختبار مقاومة السيراميك للتآكل. تتضمن هذه الطريقة تحريك دبوس سيراميكي على قرص دوار (عادةً ما يكون مصنوعًا من مادة أخرى).

يُشغّل المُشغّل القرص الدوار بسرعة وحمل مُتحكّم بهما. ثم يُقيّم مُعدّل التآكل وفقدان الحجم بعد عدد مُحدّد من الدورات.

تحاكي تقنية تآكل الدبوس على القرص ظروف الخدمة العامة، واختبارها الاحتكاك والتآكل والالتصاق. ومع ذلك، قد لا تتمكن من محاكاة ظروف العمل القاسية بشكل كامل.

3. طريقة اختبار الخدش

تستخدم طريقة اختبار الخدش طرفًا أو مسننًا لمحاكاة مثل هذه الأنواع من التآكل كالقطع والحفر والحرث. ولهذا السبب تأتي النصائح بأحجام وأشكال مختلفة.

يسحب عامل طرفًا صلبًا على سطح سيراميكي بسرعة وحمل مُتحكم بهما. وبالتالي، يقيس الحمل الحرج أو العمق الذي يتشقق عنده السطح.

تُركز طريقة اختبار الخدش على تقييم التصاق الأغشية الخزفية ومتانة الكسر. ومع ذلك، قد لا تُقدم هذه الطريقة نفس فعالية تقييم آثار التعب على أداء التآكل.

4. طريقة الكرة على القرص

طريقة الكرة على القرص هي تقنية بارزة أخرى لقياس مقاومة التآكل. تتضمن هذه الطريقة تحريك كرة كروية (من مادة مختلفة) بسرعة وحمل محددين.

يُمرر المُشغِّل الكرة على قرص خزفي مسطح لعدة دورات. ثم يُقيِّم القرص لحساب مقدار التآكل الناتج، بناءً على عمق ندبة التآكل.

هذه الطريقة متعددة الاستخدامات نسبيًا. يمكنها محاكاة أنواع مختلفة من التآكل عن طريقالتدحرج أو الانزلاق أو تغيير اتجاه حركة الكرة. 

صُممت هذه الطريقة لاختبار صلابة القرص الخزفي وتشطيبه السطحي. قد لا تُقيّم هذه الطريقة سلوك التآكل الناتج عن عوامل مثل درجة الحرارة أو التزييت.

ما هي العلاقة بين مقاومة التآكل السيراميكي والصلابة؟

هل مقاومة التآكل تعني الصلابة؟ أم... هل هناك علاقة مباشرة بينهما؟

ليس من النادر القول إن مادة سيراميكية صلبة قادرة على تحمل أي نوع من التآكل. هذا ما قاله الباحثون في البداية. لكنهم اكتشفوا لاحقًا أمرًا مثيرًا للاهتمام!

في الأبحاث المبكرة، اعتقد الفيزيائيون أن صلابة السيراميك ومقاومته للتآكل ترتبطان ارتباطًا مباشرًا. فصلابة مادة السيراميك تُترجم دائمًا إلى مقاومة أفضل للتآكل.

ومع ذلك، كشفت الأبحاث الإضافية أن تعتمد مقاومة التآكل على البنية الدقيقة للمادة السيراميكية، ومتانة حدود الحبوب، وحجم الحبوب وشكلها. وهذا يعني أن ديناميكيات مقاومة التآكل كانت أكثر مما كان يُعتقد في وقت سابق!

كما اتضح أن آلية مقاومة التآكل تختلف عن ديناميكيات الصلابة على مستوى البنية المجهرية. تعتمد الصلابة على قوة رابطة حدود الحبيبات. على العكس، تتطلب مقاومة التآكل انفصال المادة عن سطح التآكل.

على سبيل المثال، المقارنات بين صلابة ومقاومة التآكل سيراميك الألومينا وأظهرت سيراميك الزركونيا TZP هذا التباين. في حين أن سيراميك الألومينا عادة ما يكون أكثر صلابة من زركونيا TZP، إلا أن هذا الأخير يتمتع بمقاومة أفضل للتآكل من الألومينا.

وقد أدى هذا أيضًا إلى إبعاد الاعتقاد الشائع بأن مقاومة التآكل تتحدد فقط من خلال الظروف التشغيلية الخارجية.

لذلك، تطلب اختبار مقاومة تآكل المواد الخزفية نهجًا مختلفًا بعض الشيء عن اختبارات الصلابة. وتعتمد أساليب اختبار تآكل السيراميك الآن على ديناميكيات تآكل السيراميك والعوامل المؤثرة عليها.

لكن تجدر الإشارة إلى أن بعض المواد الخزفية تتمتع بمقاومة عالية للتآكل وصلابة عالية مقارنةً بنظيراتها. نقول ببساطة: لا ترتبط مقاومة التآكل وصلابة السيراميك دائمًا بشكل مباشر ويجب اختبارهما بشكل مستقل.

العوامل المؤثرة على مقاومة التآكل للمواد السيراميكية

يتأثر اختبار مقاومة التآكل للمواد السيراميكية بالعوامل الداخلية والخارجية.

تشمل العوامل الداخلية التي تؤثر على مقاومة التآكل الخزفية ما يلي: حدود الحبوب، المسامية، و الحجم والشكل.

في حين أن العوامل الخارجية تعني ببساطة الظروف التي تتعرض لها المواد الخزفية في مختبر اختبار السيراميك.

• حدود الحبوب

عادةً ما تكون العديد من السيراميك متعددة البلورات، مما يعني أنها تتكون من العديد من البلورات أو الحبوب. تسمى المنطقة بين حبيبتين بحدود الحبيبات. ومع ذلك، فإن المنطقة بين الحبوب تسمى حدود الطور إذا أظهرت خصائص مختلفة، مثل التركيب الكيميائي.

إذن، كيف يؤثر هذا على مقاومة المواد الخزفية للتآكل؟

أثناء عملية التلبيد، وهي عملية ذات درجة حرارة عالية أثناء عملية حقن القالب، تتعرض السيراميك لشوائب بين البلورات بسبب المواد المضافة. يحدث هذا بسبب وجود المرحلة الزجاجية بين الحبوب، مما يقلل من قوة ارتباطها. مع انخفاض قوة الترابط، تتشكل الشقوق على حدود الحبوب.

يحدث تآكل شديد للحبيبات الزجاجية بأكملها أثناء الاحتكاك والتآكل. وينتج عن عملية التآكل حرارة أكبر، مما يؤثر على لزوجة الطور الزجاجي، ويؤدي في النهاية إلى تشوه بلاستيكي.

تلعب كمية جيدة من المواد المضافة ومساعدات التقوية دورًا رئيسيًا في تحسين مقاومة التآكل للمواد الخزفية. وإلا، فإن حدود الحبوب المجاورة قد تتعرض لتآكل خطير بسبب عدم وجود كمية مناسبة من الضغط.

• المسامية

عند تقييم مقاومة التآكل، تُعتبر المسامية تشوهًا يؤثر على قوة التصاق السيراميك. علاوة على ذلك، تُتيح المسامية مساحةً أكبر لتكوين خطوط الصدع، مما يؤثر بشكل كبير على تركيز الإجهاد.

عندما يتم تطبيق القوة الكاشطة، فإن المسام تجعل من السهل تكوين الكسور، وبالتالي تفاقم التآكل والتلف. وهذا يعني أنه كلما كانت المادة الخزفية أقل مسامية، كلما كانت أكثر مقاومة للتآكل.

• مقاس

تتضمن صناعة السيراميك اختيارًا دقيقًا للمواد الخزفية. ومن معاييرها حجم حبيبات المادة. تميل السيراميكات ذات الحبيبات الصغيرة إلى أن يكون لها روابط حبيبية أكبر وخصائص ميكانيكية أفضل. ومع ذلك، فإن الحبيبات الأكبر حجمًا هشة وأكثر عرضة للتآكل أثناء الاحتكاك.

العوامل الخارجية

كما ذكرنا سابقًا، العوامل الخارجية المؤثرة على مقاومة السيراميك للتآكل هي الظروف البيئية لمختبر اختبار السيراميك. وتشمل هذه العوامل التآكل، والتأثيرات الخارجية، ودرجة الحرارة والضغط.

• تآكل: قد تتلامس المواد الخزفية مع مكونات تحتوي على عوامل تآكل. عند تعرضها لهذه البيئات لفترة طويلة، قد تتآكل أو تتقشر. كما قد تضعف بنيتها البلورية وقوة ارتباطها.

• التأثير الخارجي: يشمل ذلك الاهتزازات والاصطدامات التي تحدث أثناء التشغيل. قد تؤثر هذه القوى على بنية السيراميك وسطحه. كما قد ترتخي الجسيمات وتتقشر أسطحها، مما يُسرّع التآكل.

• درجة الحرارة والضغط: تتحمل العديد من السيراميكيات التقنية درجات حرارة وضغطًا شديدين. ومع ذلك، قد تفقد سلامتها الهيكلية وتبدأ بالتلف إذا تعرضت لظروف قاسية.

المواد الخزفية المقاومة للتآكل وتطبيقاتها

تُعدّ المواد الخزفية المتقدمة من بين أكثر المواد الواعدة في صناعات الآلات والتقنيات. وبالاشتراك مع الاستقرار الكيميائي، ودرجات حرارة الانصهار العالية، والوحدات المرنة، أنها تظهر خصائص احتكاكية رائعة.

تشمل خصائصها الأخرى متانة عالية للكسر، وصلابة عالية، ومقاومة استثنائية للحرارة. وبالتالي، تُستخدم السيراميكات المقاومة للتآكل في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، كما هو موضح في الجدول أدناه:

لماذا تعتبر شركة GORGEOUS شركة موثوقة لتصنيع السيراميك المقاوم للتآكل

خلاب تعد شركة شاندونغ شيامن للسيراميك واحدة من أبرز الشركات الواعدة في إنتاج السيراميك المتقدم في الصين، حيث تحظى بتقييمات إيجابية لمنتجاتها المشروعة والشفافية.

بفضل منتجاتها وخدماتها الشاملة، تُلبي GORGEOUS جميع احتياجاتكم من السيراميك المتطور. تغطي خدماتنا قطاعات متنوعة مثل الطيران، والطب، والكيمياء، والفضاء، والسيارات، والإلكترونيات، والهندسة.

تحدث عن تحضير المواد الخام، وقولبة الحقن، والتلبيد، ومعالجة الأسطح، والفحص. أرسل لنا عرض سعر وسنقوم بتنفيذه!

تحدث معنا اليوم!

بفضل فريق خدمة العملاء المتميز، تضمن GORGEOUS عملية انضمام سلسة وخالية من المتاعب. انقر هنا هنا للتحدث معنا اليوم!