ซิลิคอนคาร์ไบด์และซิลิคอนไนไตรด์มีคุณสมบัติในการเปียกโลหะหลอมเหลวได้ไม่ดี นอกจากจะถูกแทรกซึมโดยแมกนีเซียม นิกเกล โลหะผสมโครเมียม และสแตนเลสแล้ว พวกมันไม่มีคุณสมบัติในการเปียกโลหะอื่นๆ ดังนั้นจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมและถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตอะลูมิเนียมด้วยไฟฟ้า
ในบทความนี้ ได้ทำการศึกษาความต้านทานการกัดกร่อนของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการตกผลึกใหม่ (R-SiC) และซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ยึดติดด้วยซิลิคอนไนไตรด์ (Si3N4-SiC) ในโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอนที่หมุนเวียนร้อนจากหลายละติจูด
จากการวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองโดยการทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 9 ครั้ง ครั้งละ 1080 ชั่วโมง ในโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอนหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 495 °C ถึง 620 °C พบว่าได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้
ตัวอย่าง R-SiC และ Si3N4-SiC มีค่าเพิ่มขึ้นตามเวลาการกัดกร่อน และอัตราการกัดกร่อนลดลง โดยอัตราการกัดกร่อนเป็นไปตามความสัมพันธ์แบบลอการิทึมของการลดลง (รูปที่ 1)
จากการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน พบว่าตัวอย่าง R-SiC และ Si3N4-SiC นั้นไม่มีอะลูมิเนียม-ซิลิคอนอยู่เลย แต่ในรูปแบบ XRD พบว่ามีพีคของอะลูมิเนียม-ซิลิคอนอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งเป็นโลหะผสมอะลูมิเนียม-ซิลิคอนที่ตกค้างอยู่บนพื้นผิว (รูปที่ 2 – รูปที่ 5)
จากการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) พบว่า เมื่อเวลาการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น โครงสร้างโดยรวมของตัวอย่าง R-SiC และ Si3N4-SiC จะหลวมขึ้น แต่ไม่มีความเสียหายที่เห็นได้ชัด (รูปที่ 6 – รูปที่ 7)
ความตึงผิว σs/l > σs/g ของส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวอะลูมิเนียมกับเซรามิก มุมเปียก θ ระหว่างส่วนต่อประสานมีค่า > 90° และส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวอะลูมิเนียมกับวัสดุเซรามิกแผ่นนั้นไม่เปียก
ดังนั้น วัสดุ R-SiC และ Si3N4-SiC จึงมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนจากอะลูมิเนียมซิลิคอนหลอมเหลวได้ดีเยี่ยมและมีความแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของวัสดุ Si3N4-SiC ค่อนข้างต่ำและถูกนำไปใช้งานอย่างประสบความสำเร็จมานานหลายปีแล้ว
วันที่โพสต์: 17 ธันวาคม 2018