સિરામિક કોટિંગ્સમાં રેર અર્થ ઓક્સાઇડનો શું પ્રભાવ છે?

સિરામિક્સ, ધાતુ સામગ્રી અને પોલિમર સામગ્રીને ત્રણ મુખ્ય ઘન પદાર્થો તરીકે સૂચિબદ્ધ કરવામાં આવી છે. સિરામિકમાં ઘણા ઉત્તમ ગુણધર્મો છે, જેમ કે ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર, કાટ પ્રતિકાર, ઘસારો પ્રતિકાર, વગેરે, કારણ કે સિરામિકનો અણુ બંધન મોડ આયનીય બંધન, સહસંયોજક બંધન અથવા ઉચ્ચ બોન્ડ ઊર્જા સાથે મિશ્ર આયન-સહસંયોજક બંધન છે. સિરામિક કોટિંગ સબસ્ટ્રેટની બાહ્ય સપાટીના દેખાવ, બંધારણ અને કામગીરીને બદલી શકે છે, કોટિંગ-સબસ્ટ્રેટ કમ્પોઝિટ તેના નવા પ્રદર્શન માટે પસંદ કરવામાં આવે છે. તે સબસ્ટ્રેટની મૂળ લાક્ષણિકતાઓને ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર, ઉચ્ચ વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને સિરામિક સામગ્રીના ઉચ્ચ કાટ પ્રતિકારની લાક્ષણિકતાઓ સાથે કાર્બનિક રીતે જોડી શકે છે, અને બે પ્રકારની સામગ્રીના વ્યાપક ફાયદાઓને સંપૂર્ણ રીતે ભજવી શકે છે, તેથી તેનો વ્યાપકપણે એરોસ્પેસ, ઉડ્ડયન, રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણ, રાસાયણિક ઉદ્યોગ અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ થાય છે.

દુર્લભ પૃથ્વીને તેની અનન્ય 4f ઇલેક્ટ્રોનિક રચના અને ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને કારણે નવી સામગ્રીનું "ખજાનાનું ઘર" કહેવામાં આવે છે. જો કે, શુદ્ધ દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓનો ઉપયોગ ભાગ્યે જ સંશોધનમાં સીધો થાય છે, અને દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનોનો મોટાભાગે ઉપયોગ થાય છે. સૌથી સામાન્ય સંયોજનો CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS અને દુર્લભ પૃથ્વી ફેરોસિલિકોન છે. આ દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનો સિરામિક સામગ્રી અને સિરામિક કોટિંગ્સની રચના અને ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે.

સિરામિક સામગ્રીમાં દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ

વિવિધ સિરામિક્સમાં સ્ટેબિલાઇઝર્સ અને સિન્ટરિંગ એઇડ્સ તરીકે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો ઉમેરવાથી સિન્ટરિંગ તાપમાન ઘટાડી શકાય છે, કેટલાક માળખાકીય સિરામિક્સની મજબૂતાઈ અને કઠિનતામાં સુધારો થાય છે, અને આમ ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઘટાડો થાય છે. તે જ સમયે, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો સેમિકન્ડક્ટર ગેસ સેન્સર, માઇક્રોવેવ મીડિયા, પીઝોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સ અને અન્ય કાર્યાત્મક સિરામિક્સમાં પણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. સંશોધનમાં જાણવા મળ્યું છે કે, એલ્યુમિના સિરામિક્સમાં બે કે તેથી વધુ દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ ઉમેરવા એ એલ્યુમિના સિરામિક્સમાં એક જ દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ ઉમેરવા કરતાં વધુ સારું છે. ઑપ્ટિમાઇઝેશન પરીક્ષણ પછી, Y2O3+CeO2 શ્રેષ્ઠ અસર કરે છે. જ્યારે 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 1490℃ પર ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે સિન્ટર્ડ નમૂનાઓની સંબંધિત ઘનતા 96.2% સુધી પહોંચી શકે છે, જે કોઈપણ દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ Y2O3 અથવા CeO2 સાથેના નમૂનાઓની ઘનતા કરતાં વધી જાય છે.

સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપવામાં La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 ની અસર ફક્ત La2O3 ઉમેરવા કરતાં વધુ સારી છે, અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર સ્પષ્ટપણે સુધારેલ છે. તે એ પણ દર્શાવે છે કે બે દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડનું મિશ્રણ એ એક સરળ ઉમેરો નથી, પરંતુ તેમની વચ્ચે એક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, જે એલ્યુમિના સિરામિક્સના સિન્ટરિંગ અને પ્રદર્શન સુધારણા માટે વધુ ફાયદાકારક છે, પરંતુ સિદ્ધાંતનો અભ્યાસ કરવાનો બાકી છે.

વધુમાં, એવું જાણવા મળ્યું છે કે સિન્ટરિંગ એઇડ્સ તરીકે મિશ્ર દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુના ઓક્સાઇડનો ઉમેરો સામગ્રીના સ્થળાંતરમાં સુધારો કરી શકે છે, MgO સિરામિક્સના સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને ઘનતામાં સુધારો કરી શકે છે. જો કે, જ્યારે મિશ્ર ધાતુના ઓક્સાઇડનું પ્રમાણ 15% થી વધુ હોય છે, ત્યારે સંબંધિત ઘનતા ઘટે છે અને ખુલ્લી છિદ્રાળુતા વધે છે.

બીજું, સિરામિક કોટિંગ્સના ગુણધર્મો પર દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડનો પ્રભાવ

હાલના સંશોધનો દર્શાવે છે કે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો અનાજના કદને સુધારી શકે છે, ઘનતા વધારી શકે છે, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં સુધારો કરી શકે છે અને ઇન્ટરફેસને શુદ્ધ કરી શકે છે. તે સિરામિક કોટિંગ્સની મજબૂતાઈ, કઠિનતા, કઠિનતા, વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને કાટ પ્રતિકારને સુધારવામાં એક અનોખી ભૂમિકા ભજવે છે, જે સિરામિક કોટિંગ્સના પ્રદર્શનને ચોક્કસ હદ સુધી સુધારે છે અને સિરામિક કોટિંગ્સના એપ્લિકેશન શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે.

૧

રેર અર્થ ઓક્સાઇડ દ્વારા સિરામિક કોટિંગ્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં સુધારો

રેર અર્થ ઓક્સાઇડ સિરામિક કોટિંગ્સની કઠિનતા, બેન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ અને ટેન્સિલ બોન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે Al2O3+3% TiO _2 મટિરિયલમાં લાઓ _2 નો એડિટિવ તરીકે ઉપયોગ કરીને કોટિંગની ટેન્સિલ સ્ટ્રેન્થ અસરકારક રીતે સુધારી શકાય છે, અને જ્યારે લાઓ _2 નું પ્રમાણ 6.0% હોય ત્યારે ટેન્સિલ બોન્ડ સ્ટ્રેન્થ 27.36MPa સુધી પહોંચી શકે છે. Cr2O3 મટિરિયલમાં 3.0% અને 6.0% ના માસ અપૂર્ણાંક સાથે CeO2 ઉમેરવાથી, કોટિંગની ટેન્સિલ બોન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ 18~25MPa ની વચ્ચે હોય છે, જે મૂળ 12~16MPa કરતા વધારે હોય છે. જો કે, જ્યારે CeO2 નું પ્રમાણ 9.0% હોય છે, ત્યારે ટેન્સિલ બોન્ડ સ્ટ્રેન્થ ઘટીને 12~15MPa થઈ જાય છે.

2

રેર અર્થ દ્વારા સિરામિક કોટિંગના થર્મલ શોક પ્રતિકારમાં સુધારો

થર્મલ શોક રેઝિસ્ટન્સ ટેસ્ટ એ કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેના બંધન શક્તિ અને કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેના થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંકના મેળને ગુણાત્મક રીતે પ્રતિબિંબિત કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પરીક્ષણ છે. તે ઉપયોગ દરમિયાન તાપમાનમાં એકાંતરે ફેરફાર થાય ત્યારે છાલનો પ્રતિકાર કરવાની કોટિંગની ક્ષમતાને સીધી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે, અને યાંત્રિક આંચકાના થાકનો પ્રતિકાર કરવાની કોટિંગની ક્ષમતા અને બાજુથી સબસ્ટ્રેટ સાથે બંધન ક્ષમતાને પણ પ્રતિબિંબિત કરે છે. તેથી, સિરામિક કોટિંગની ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે તે મુખ્ય પરિબળ પણ છે.

સંશોધન દર્શાવે છે કે 3.0%CeO2 ઉમેરવાથી કોટિંગમાં છિદ્રાળુતા અને છિદ્રનું કદ ઘટાડી શકાય છે, અને છિદ્રોની ધાર પર તણાવની સાંદ્રતા ઓછી થઈ શકે છે, આમ Cr2O3 કોટિંગના થર્મલ શોક પ્રતિકારમાં સુધારો થાય છે. જો કે, Al2O3 સિરામિક કોટિંગની છિદ્રાળુતામાં ઘટાડો થયો, અને LaO2 ઉમેર્યા પછી કોટિંગની બંધન શક્તિ અને થર્મલ શોક નિષ્ફળતા જીવન સ્પષ્ટપણે વધ્યું. જ્યારે LaO2 ની ઉમેરણ રકમ 6% (દળ અપૂર્ણાંક) હોય છે, ત્યારે કોટિંગનો થર્મલ શોક પ્રતિકાર શ્રેષ્ઠ હોય છે, અને થર્મલ શોક નિષ્ફળતા જીવન 218 ગણું પહોંચી શકે છે, જ્યારે LaO2 વગર કોટિંગનું થર્મલ શોક નિષ્ફળતા જીવન ફક્ત 163 ગણું છે.

3

રેર અર્થ ઓક્સાઇડ કોટિંગ્સના વસ્ત્રો પ્રતિકારને અસર કરે છે

સિરામિક કોટિંગ્સના વસ્ત્રો પ્રતિકારને સુધારવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ મોટાભાગે CeO2 અને La2O3 છે. તેમની ષટ્કોણ સ્તરવાળી રચના સારી લ્યુબ્રિકેશન કાર્ય બતાવી શકે છે અને ઉચ્ચ તાપમાને સ્થિર રાસાયણિક ગુણધર્મો જાળવી શકે છે, જે વસ્ત્રો પ્રતિકારને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે અને ઘર્ષણ ગુણાંક ઘટાડી શકે છે.

સંશોધન દર્શાવે છે કે યોગ્ય માત્રામાં CeO2 ધરાવતા કોટિંગનો ઘર્ષણ ગુણાંક નાનો અને સ્થિર છે. એવું નોંધાયું છે કે પ્લાઝ્મા સ્પ્રેડ નિકલ-આધારિત સર્મેટ કોટિંગમાં La2O3 ઉમેરવાથી સ્પષ્ટપણે ઘર્ષણ ઘસારો અને કોટિંગના ઘર્ષણ ગુણાંકમાં ઘટાડો થઈ શકે છે, અને ઘર્ષણ ગુણાંક થોડી વધઘટ સાથે સ્થિર રહે છે. દુર્લભ પૃથ્વી વિના ક્લેડીંગ સ્તરની વસ્ત્રો સપાટી ગંભીર સંલગ્નતા અને બરડ ફ્રેક્ચર અને સ્પેલિંગ દર્શાવે છે, જો કે, દુર્લભ પૃથ્વી ધરાવતું કોટિંગ ઘસાઈ ગયેલી સપાટી પર નબળું સંલગ્નતા દર્શાવે છે, અને મોટા-ક્ષેત્રના બરડ સ્પેલિંગના કોઈ સંકેત નથી. દુર્લભ પૃથ્વી-ડોપ્ડ કોટિંગનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર વધુ ઘન અને વધુ કોમ્પેક્ટ છે, અને છિદ્રો ઓછા થાય છે, જે માઇક્રોસ્કોપિક કણો દ્વારા વહન કરાયેલ સરેરાશ ઘર્ષણ બળ ઘટાડે છે અને ઘર્ષણ અને વસ્ત્રો ઘટાડે છે. ડોપિંગ દુર્લભ પૃથ્વી સર્મેટના સ્ફટિક સમતલ અંતરને પણ વધારી શકે છે, તે બે સ્ફટિક ચહેરાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બળમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે અને ઘર્ષણ ગુણાંક ઘટાડે છે.

સારાંશ:

જોકે રેર અર્થ ઓક્સાઇડ્સે સિરામિક સામગ્રી અને કોટિંગ્સના ઉપયોગમાં મોટી સિદ્ધિઓ હાંસલ કરી છે, જે સિરામિક સામગ્રી અને કોટિંગ્સના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે, તેમ છતાં હજુ પણ ઘણા અજાણ્યા ગુણધર્મો છે, ખાસ કરીને ઘર્ષણ અને ઘસારો ઘટાડવામાં. સામગ્રીની મજબૂતાઈ અને ઘસારો પ્રતિકાર તેમના લુબ્રિકેટિંગ ગુણધર્મો સાથે કેવી રીતે સહકાર આપવો તે ટ્રાયબોલોજીના ક્ષેત્રમાં ચર્ચાને પાત્ર એક મહત્વપૂર્ણ દિશા બની ગઈ છે.

ટેલિફોન: +૮૬-૨૧-૨૦૯૭૦૩૩૨ઇમેઇલ：info@shxlchem.com