A alumina fundida castanha revestida com irídio é um material de coríndon especialmente modificado. O seu princípio de produção combina a preparação da alumina fundida castanha com a tecnologia de revestimento superficial com irídio, visando melhorar o desempenho do material em ambientes extremos (como a resistência à oxidação a altas temperaturas, a estabilidade química e a atividade eletrocatalítica). A seguir, uma análise detalhada do seu princípio de produção principal:
I. Preparação da Alumina Fundida Castanha A
alumina fundida castanha é um tipo de alumina (Al₂O₃), produzida a partir da bauxite por fusão a alta temperatura:
Processamento da matéria-prima: A bauxite é calcinada para remover a humidade e as impurezas.
Fundição em forno elétrico de arco: A temperaturas superiores a 2000°C, é adicionado um agente redutor de carbono (como antracite) e limalha de ferro para reduzir as impurezas (como SiO₂, Fe₂O₃, etc.), gerando um precipitado de liga de silício-ferro que se separa.
Arrefecimento e cristalização: Após arrefecimento, o líquido fundido forma cristais de alumina fundida castanha de elevada dureza (principalmente α-Al₂O₃, contendo pequenas quantidades de óxidos de Ti e Fe para coloração).
Trituração e Moldagem: A alumina fundida castanha em blocos é triturada e peneirada em partículas abrasivas ou de matriz do tamanho necessário.
II. Princípio do Processo de Revestimento do Irídio
O irídio (Ir) é um metal do grupo da platina de alta densidade, elevado ponto de fusão (2466 °C) e resistente à corrosão. É revestido na superfície da alumina fundida castanha utilizando técnicas de revestimento superficial. Os métodos comuns incluem:
1. Princípio da Deposição Física de Vapor (PVD)
: Num ambiente de alto vácuo, o alvo de irídio é vaporizado por um arco elétrico ou por pulverização catódica, e os átomos ou iões de irídio são depositados na superfície da alumina fundida castanha para formar uma película.
Características: Revestimento uniforme, forte aderência, adequado para galvanoplastia de precisão.
2.º Princípio da Deposição Química de Vapor (CVD)
: Numa câmara de reação a alta temperatura, os compostos precursores de irídio (como o tricloreto de irídio (IrCl₃), o acetilacetonato de irídio, etc.) são reduzidos ou decompostos, e os átomos de irídio são depositados na superfície do substrato.
3. Galvanoplastia ou Revestimento Químico
Princípio: Num eletrólito que contém iões de irídio, o irídio é depositado na superfície de um substrato condutor utilizando uma corrente elétrica ou um agente redutor. Se a alumina fundida castanha não for condutora, é necessário um pré-tratamento de metalização (como a aplicação de uma camada condutora).
Características: Custo mais baixo, mas a camada pode ser mais fina.
III. Principais pontos técnicos da alumina fundida castanha revestida com irídio
Pré-tratamento da superfície:
A superfície da alumina fundida castanha precisa de ser limpa e ativada. Isto pode ser feito através de decapagem ácida, limpeza ultrassónica ou tratamento de rugosidade para melhorar a adesão.
Otimização da ligação interfacial:
Devido à diferença significativa nos coeficientes de expansão térmica entre o irídio e o Al₂O₃, é necessária uma camada de transição (como W, Mo ou um revestimento com gradiente) para aliviar a tensão e evitar o descascamento.
Controlo da espessura do revestimento:
A espessura do revestimento está geralmente na gama dos micrómetros. A espessura excessiva pode levar ao aparecimento de fissuras, enquanto a espessura insuficiente oferece uma melhoria de desempenho limitada.
Pós-tratamento:
O recozimento pode ser realizado para melhorar a cristalinidade e a resistência de adesão do revestimento.
IV. Funções e melhoria do desempenho do revestimento de irídio
Resistência à oxidação a altas temperaturas: O irídio forma uma densa camada de óxido (IrO₂) a altas temperaturas, protegendo o substrato de coríndon castanho.
Inércia química: Resistente à corrosão por ácidos e álcalis, adequado para ambientes altamente corrosivos.
Atividade eletrocatalítica: O irídio é um excelente eletrocatalisador e pode ser utilizado em materiais de elétrodos para a eletrólise da água.
Maior resistência ao desgaste: A elevada dureza do irídio melhora ainda mais a resistência ao desgaste superficial.
V. Áreas de Aplicação
Abrasivos e revestimentos especiais: Utilizados para maquinação de precisão ou peças resistentes ao desgaste.
Materiais de elétrodo para altas temperaturas: como ânodos de células eletrolíticas e catálise eletroquímica.
Aeroespacial: Revestimentos resistentes a altas temperaturas, componentes de sistemas de propulsão.
Indústria nuclear: Materiais resistentes à corrosão por radiação.