什么是耐腐蚀性?它为何重要?
耐腐蚀性是指材料在暴露于酸、碱、盐等化学环境时保持其结构和性能而不发生降解的能力。
氧化铝 (Al₂O₃)、氧化锆 (ZrO₂)、碳化硅 (SiC)和氮化硅 (Si₃N₄)等先进陶瓷是无机非金属材料,具有强离子键或共价键。这使得它们的耐腐蚀性能远超大多数金属和工程塑料。
对于先进陶瓷来说,这一特性至关重要,因为:
先进陶瓷的化学稳定性优势
影响陶瓷耐腐蚀性能的因素
陶瓷在腐蚀性介质中的溶解速率(实验数据)
下表列出了主要陶瓷材料在常见腐蚀介质中测得的溶解速率,表明了它们的长期化学耐久性:
材料 | 中等的 | 温度 | 期间 | 溶解速率(毫克/平方厘米/天) |
氧化铝(Al₂O₃) | 盐酸 (10%) | 100°C | 24小时 | ~0.02 |
氧化锆(ZrO₂) | 硫酸 (30%) | 150°C | 24小时 | ~0.015 |
ZTA20 | 盐酸 (10%) | 100°C | 24小时 | ~0.025 |
氮化硅(Si₃N₄) | 氢氧化钠(20%) | 80°C | 72小时 | ~0.01 |
氮化铝(AlN) | 去离子水(pH 7) | 室温 | 7天 | ~0.5 |
碳化硅(SiC) | 硝酸₃(50%) | 120°C | 48小时 | <0.01 |
氧化铍(BeO) | 盐酸 (10%) | 90°C | 24小时 | ~0.02 |
六方氮化硼(h-BN) | 硫酸 (98%) | 100°C | 24小时 | ~0.15 |
MGC(可加工玻璃陶瓷) | 氢氧化钠(10%) | 80°C | 24小时 | ~0.2 |
注意:AlN 和 MGC 等材料在水或碱性溶液中反应性更强,而 SiC 和 Al₂O₃ 在酸和碱中均表现出极端的惰性。
*数据仅供参考。
主要陶瓷材料:特性和用途
点击蓝色字体可查看各先进陶瓷材料的详细信息:
材料 | 化学稳定性亮点 | 常见应用 |
氧化铝(Al₂O₃) | 在酸性和碱性介质中具有高度惰性 | 半导体装置、医疗植入物 |
氧化锆(ZrO₂) | 在酸性条件下稳定;耐碱性有限 | 泵、阀门、传感器 |
ZTA20 | 提高韧性和耐腐蚀性 | 结构部件、磨损部件 |
氮化硅(Si₃N₄) | 具有很强的抗酸和抗热氧化能力 | 燃气轮机、汽车发动机零件 |
氮化铝(AlN) | 耐化学性好,导热性高 | 电子基板、散热器 |
碳化硅(SiC) | 对几乎所有化学品均具有出色的抵抗力 | 化学反应器、密封件、热交换器 |
氧化铍(BeO) | 化学性质稳定,热性能优良 | 军用电子、空间系统 |
氮化硼(BN) | 即使在高温下也保持惰性、不发生反应 | 坩埚、反应性气氛中的绝缘体 |
可加工玻璃陶瓷(MGC) | 耐化学性好,易于加工 | 原型、真空零件 |
相关知识点:
常见材料耐腐蚀性能比较
该图显示了各种先进陶瓷材料在三种典型腐蚀介质中的溶解速率对比(单位:mg/cm²/天),便于直观地了解各种先进陶瓷材料在酸、碱、盐环境中的化学稳定性。
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*数据仅供参考。