أنواع ألياف السيراميك المفسرة: الخصائص والاختلافات
هل سمعت في القطاع الصناعي مصطلحات مثل “ألياف السيراميك من النوع 1260” أو “ألياف السيراميك المحتوية على الزركونيا”، مما جعل هذه المصطلحات محيرة؟ يهدف هذا المقال إلى شرح تصنيف وخصائص مختلف أنواع ألياف السيراميك، ليمنحك فهمًا أوضح لها.
غالبًا ما تُصنف ألياف السيراميك إلى أنواع مثل RCF (ألياف السيراميك العازلة)، AES (السيليكات القلوية للأرض)، وأنواع تعتمد على الألومينا.
تتضمن RCF عدة أنواع: النوع القياسي، عالي النقاوة، عالي الألومينا، المحتوي على الزركونيا، والمحتوي على الكروم.
- النوع القياسي: يستخدم المعادن الطبيعية كمواد خام، يتم معالجتها عبر الذوبان عند درجات حرارة عالية والغزل أو النفخ. تتضمن المواد الأساسية الألومينا والسيليكا، مع نسبة تقدر بحوالي 45% للألومينا ومحتوى إجمالي يبلغ حوالي 98%. يتميز بدرجة حرارية قياسية تبلغ 1260 درجة مئوية (2300 درجة فهرنهايت).
- النوع عالي النقاوة: مصنوع من مسحوق الألومينا المصنع اصطناعيًا والسيليكا، مع نسبة 45% من الألومينا ونسبة إجمالية تتجاوز 99%. تتطابق درجة حرارته القياسية مع النوع القياسي عند 1260 درجة مئوية. بالمقارنة مع النوع القياسي، يقدم النوع عالي النقاوة قليلاً أفضل عزل حراري وعمرًا أطول.
- النوع عالي الألومينا: يحتوي على 50-55% من الألومينا، مع درجة حرارية قياسية تصعد إلى 1350 درجة مئوية، متفوقًا على الأنواع القياسية وعالية النقاوة.
- النوع المحتوي على الزركونيا: بالإضافة إلى الألومينا والسيليكا، يتم إضافة الزركونيا، والتي تشكل حوالي 15% من الألياف. تضاف الزركونيا لمنع التبلور والترسيب، مما يرفع درجات الحرارة للتصنيف والاستخدام.
- النوع المحتوي على الكروم: يحتوي على الكروم بالإضافة إلى الألومينا والسيليكا. بالمثل مع الزركونيا، يكبح الكروم التبلور والترسيب، مما يمكن من تصنيف درجة حرارية تبلغ 1430 درجة مئوية (2600 درجة فهرنهايت). ولكن، بسبب المخاوف البيئية والصحية، فقد فرضت بعض المناطق قيودًا أو حظرًا على إنتاج واستخدام ألياف السيراميك المحتوية على الكروم.
بالنظر إلى أن بعض البلدان قد صنفت ألياف السيراميك من نوع RCF كمواد مسرطنة محتملة، مما أدى إلى تقييد أو حظر إنتاجها واستخدامها، ظهرت AES كبديل.
تستخدم AES السيليكا وأكسيد الكالسيوم وأكسيد المغنيسيوم كمواد خام، من دون الألومينا. تتميز بقدرتها البيولوجية على الانحلال لمدة 5 أيام فقط مقارنةً بمدة البيولوجية العالية لألياف RCF التي تبلغ 300 يوم. وعادةً ما تحتوي ألياف السيراميك AES على درجات حرارة قياسية تتراوح بين 1200 درجة مئوية و1300 درجة مئوية. بالمقارنة مع RCF، تظهر AES تقليلاً بنسبة 20-30% في محتوى الكريات وانخفاضًا بنسبة 20-25% في التوصيل الحراري، مما يعزز أدائها العزلي. ومع ذلك، بسبب طبيعتها الهشة، قد تكون لديها عمر مختصر عند استخدامها في الأفران التي يتم تسخينها بواسطة الوقود، مما يجعلها غير مناسبة لجميع السيناريوهات عالية الحرارة.
يتباهى هذا النوع من ألياف السيراميك بمحتوى ألومينا شديد الارتفاع يفوق 72%، مما يؤدي إلى درجة حرارية قياسية تصل إلى 1600 درجة مئوية.
تستطيع فقط بعض المصانع إنتاج هذا النوع من ألياف السيراميك، مما يجعل سعرها أعلى بشكل كبير من أنواع أخرى من ألياف السيراميك.
