Siliciumcarbide en siliciumnitride hebben een slechte bevochtigbaarheid met gesmolten metaal. Ze worden niet alleen geïnfiltreerd door magnesium, nikkel, chroomlegeringen en roestvrij staal, maar hebben ook geen bevochtigbaarheid met andere metalen. Ze hebben daardoor een uitstekende corrosiebestendigheid en worden veel gebruikt in de aluminiumelektrolyse-industrie.
In dit artikel werd de corrosiebestendigheid van gerekristalliseerd siliciumcarbide R-SiC en siliciumnitride gebonden siliciumcarbide Si3N4-SiC in warm circulerende Al-Si-legeringsmelten onderzocht vanuit verschillende breedtegraden.
Op basis van de experimentele gegevens van 9 thermische cycli van 1080 uur in een smelt van aluminium-siliciumlegering van 495 °C ~ 620 °C, werden de volgende analyseresultaten verkregen.
De R-SiC- en Si3N4-SiC-monsters namen toe met de corrosietijd en de corrosiesnelheid nam af. De corrosiesnelheid kwam overeen met de logaritmische relatie van demping (figuur 1).
Uit energiespectrumanalyse blijkt dat de R-SiC- en Si3N4-SiC-monsters zelf geen aluminium-silicium bevatten; in het XRD-patroon is een bepaalde hoeveelheid aluminium-siliciumpiek de oppervlakteresidu aluminium-siliciumlegering. (Figuur 2 – Figuur 5)
Uit SEM-analyse blijkt dat naarmate de corrosietijd toeneemt, de algehele structuur van de R-SiC- en Si3N4-SiC-monsters los is, maar er geen duidelijke schade is. (Figuur 6 – Figuur 7)
De oppervlaktespanning σs/l>σs/g van het grensvlak tussen het vloeibare aluminiummateriaal en het keramiek, de bevochtigingshoek θ tussen de grensvlakken is >90° en het grensvlak tussen het vloeibare aluminiummateriaal en het keramische plaatmateriaal is niet nat.
Daarom zijn de R-SiC- en Si3N4-SiC-materialen uitstekend bestand tegen corrosie door aluminium-siliciumsmelt en verschillen ze nauwelijks van elkaar. De kosten van Si3N4-SiC-materialen zijn echter relatief laag en ze worden al vele jaren met succes toegepast.
Geplaatst op: 17-12-2018