白色酸化アルミニウム(白色溶融アルミナ、Al₂O₃)は、 その優れた硬度(モース硬度9)、高い融点(約2050℃)、そして優れた化学的安定性により、耐摩耗性セラミック層として広く使用 されています。耐摩耗性コーティングや表面への応用例は以下の通りです。
1. 耐摩耗性に関する重要な特性
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高硬度:粒子、スラリー、摩擦による摩耗に耐えます。
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化学的不活性: 酸、アルカリ、溶剤による腐食に耐えます。
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熱安定性: 高温(最高1600~1800℃)でも性能を維持します。
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低多孔性: 高密度構造により侵食性媒体の浸透が低減します。
2. 一般的な応募方法
A. 溶射コーティング
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プラズマ溶射:
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白色の Al₂O₃ 粉末を溶かして金属基板(ポンプシャフト、バルブ、タービンブレードなど)に噴射します。
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摩耗や侵食に対抗する緻密で硬い層(厚さ200~500μm)を形成します。
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HVOF(高速酸素燃料) :
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プラズマ スプレーよりも高い接着強度があり、厳しい摩耗環境に適しています。
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B. セラミックライニングとタイル
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エポキシまたは樹脂で接着:
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Al₂O₃ タイル(例:純度 92~99%)は、鉱業/セメント産業のシュート、ホッパー、またはパイプラインに接着結合されます。
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サイクロン、ファンブレード、研磨材を扱うコンベア システムに使用されます。
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C. 耐摩耗性複合材料
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Al₂O₃強化ポリマー:
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スラリーパイプ、ライナー、または床材(石炭処理プラントなど)用のエポキシ/ポリウレタンに添加されます。
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セラミック金属マトリックス複合材料:
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シールやベアリングなどの高強度部品用に金属(Al、Feなど)と焼結されています。
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3. 産業用途
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鉱業・セメント:
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破砕機、粉砕機、スラリー輸送装置用のライナー。
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石油・ガス:
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砂による浸食を防ぐためにドリルビット、バルブ、ポンプにコーティングを施します。
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発電:
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フライアッシュの摩耗を軽減するための石炭火力発電所のボイラー管コーティング。
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自動車:
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摩耗の激しいエンジン部品(ピストンリング、シリンダーライナーなど)
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4. 代替案に対する利点
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コスト効率が高い: 多くの用途において、炭化ケイ素 (SiC) や炭化タングステン (WC) よりも安価です。
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汎用性: 複数の堆積方法 (スプレー、タイル、鋳造) と互換性があります。
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非毒性: 食品/製薬業界に安全です (一部の重金属コーティングとは異なります)。
5. 制限事項
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脆さ: 衝撃を受けると割れやすい。靭性を向上させるために TiO₂ または ZrO₂ と組み合わせられることが多い。
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基板の準備: 剥離を防ぐためにグリットブラストと熱適合性が必要です。