科学家在硝酸改善陶瓷的耐蚀性

最近在一篇文章发表在开放获取期刊欧洲杯足球竞彩研究人员报道,耐腐蚀性能的优化氧化铝陶瓷在硝酸。

研究:在硝酸优化氧化铝陶瓷的耐蚀性。图片来源:化工/ Shutterstock.com

背景

铝(Al₂O₃)是一种陶瓷的硬度、耐磨性和强度,以及化学稳定性。陶瓷腐蚀,然而,检查和调查在各种各样的领域。杂质和添加剂在小比例产生重大影响氧化铝陶瓷的生产和最终的品质。

渴望进一步了解先进陶瓷的化学抵抗强酸环境中大幅扩大由于其快速发展,因此,新的应用可能性已经出现。

“one-factor-at-a-time”技术(种)可用于研究影响陶瓷腐蚀的特点;然而,这是一个耗时的方法。响应面方法(RSM),另一方面,是一种有用的技术来评估流程变量之间的交互,因此,优化它们。

开发一个模型,该模型可以预测实验区域内腐蚀过程的发展,确定因素之间的相互作用,并定义最小的腐蚀的条件是需要一个小时。在给定的条件下,这种类型的模型也可以大大降低维护成本,提高陶瓷材料的寿命,如氧化铝。欧洲杯足球竞彩

XRD的模式₂O₃颗粒。图片来源:Ropuš,我et al .,材料欧洲杯足球竞彩

关于这项研究

在这项研究中,作者研究了氧化铝陶瓷的耐腐蚀水硝酸(HNO₃浓度为0.50 mol dm)解决方案³1.25摩尔dm³和2.00摩尔dm³和接触时间从1到10天。温度效应在25岁,40岁,55°C也进行了研究。

粉末x射线衍射(PXRD)是用来评估的阶段组成₂O₃颗粒。生产烧结样品的形态是决定使用标准ceramographic技术。烧结样品的硬度是决定使用硬度计。卸载后,使用光学显微镜测量对角线。每个样品的维氏硬度决心十倍。

研究人员评估了铝的耐蚀性₂O₃陶瓷用电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp - aes)筛选了铁的浓度测量^{3 +}、镁^{2 +},Na⁺,艾尔。^{3 +}、钙^{2 +},如果^{4 +}离子,以及密度的测量研究了氧化铝陶瓷。

实验“sample-corrosive媒体”域中,(RSM)是采用响应面技术优化相应的参数。根据Box-Behnken设计、氧化铝陶瓷受到水HNO₃解决方案。回归函数的定义后,实现烧结陶瓷的最高耐腐蚀条件下通过优化实验区域内被发现。

静态腐蚀试验中,研究小组使用了Box-Behnken设计调查浸没时间的影响,温度和HNO₃浓度的化学稳定性烧结氧化铝样品通过监测筛选了离子的密度和数量的样本。降低氧化铝陶瓷密度值在上述条件下测量。

烧结的扫描电镜图像₂O₃陶瓷的放大(一个)×2500 (B)6000×。图片来源:Ropuš,我et al .,材料欧洲杯足球竞彩

观察

最好的情况下实现最少的离子洗脱和氧化铝陶瓷的密度最高的实验,即。0.50摩尔dm³HNO浓度₃25°C, 24小时暴露与93%的愿望。超过98%的总变异量的筛选了离子所描述的回归模型,因为它是超过83%的密度变化。体积密度是3.864±0.018 g厘米³相对孔隙度为3.1±0.5%。

随着时间的推移,回归模型显示更高的离子洗脱从较低的HNO氧化铝陶瓷₃浓度和温度升高。最小的曝光时间后24小时至0.50摩尔dm³HNO₃25°C,最佳条件下实现最大的耐蚀性,即。,最低数量的筛选了离子和氧化铝陶瓷密度最高,是实验“sample-corrosive媒体”区域内实现。

第二个最佳还发现在2.00摩尔dm³HNO₃在40°C和24小时曝光。低HNO₃浓度在更高的温度下有更大的影响的溶解分离铁等杂质₂O₃,Na₂啊,曹、SiO₂,以及烧结援助,即。、镁O, at the grain borders of alumina ceramics.

正常的响应residuals-amount筛选了^{3 +}从铝离子₂O₃接触HNO后陶瓷₃。图片来源:Ropuš,我et al .,材料欧洲杯足球竞彩

结论

总之,这项研究阐明氧化铝的温度在25的化学稳定性,与HNO 40岁和55°C₃浓度的0.50,1.25,和2.00摩尔dm³长达240小时。

作者强调,实验设计使用Box-Behnken方法这样的条件耐腐蚀是最大可能实现。

源

Ropuš,我。,Curkovi´c、L。Cajner, H。,等。优化氧化铝陶瓷在硝酸耐腐蚀。欧洲杯足球竞彩材料(7)2579 (2022)。https://www.mdpi.com/1996-1944/15/7/2579。

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