การแนะนำ
อลูมินาผสมสีขาว (WFA)เป็นวัสดุผสมอลูมินาทางอุตสาหกรรมที่ผลิตโดยฟิวชั่นอาร์คไฟฟ้าของอลูมินาเผา ใช้ในการใช้งานที่มีการเสียดสีและวัสดุทนไฟบางประเภท ซึ่งคุณสมบัติต่างๆ เช่น องค์ประกอบทางเคมี ความแข็ง คุณลักษณะของอนุภาค และพฤติกรรมที่อุณหภูมิสูงอาจเกี่ยวข้องกัน
การประเมิน WFA สามารถเกิดขึ้นได้ในสองระดับที่แตกต่างกัน:
1. การแสดงลักษณะเฉพาะของเมล็ดพืชหรือผง WFA เอง
2. การทดสอบเครื่องมือขัดหรือสูตรวัสดุทนไฟที่มี WFA
สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่มาตรการวัดคุณภาพ WFA ที่สามารถใช้แทนกันได้ การระบุคุณลักษณะของวัสดุจะอธิบายเกรนหรือผงที่ให้มา ในขณะที่การทดสอบในระดับการใช้งานจะประเมินพฤติกรรมของระบบการขัดถูหรือวัสดุทนไฟที่สมบูรณ์ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด
การแสดงลักษณะเฉพาะของวัสดุเทียบกับการทดสอบระดับการใช้งาน
การแสดงลักษณะเฉพาะระดับวัสดุครอบคลุมคุณสมบัติและข้อกำหนดเฉพาะที่วัดจากเมล็ดพืชหรือผง WFA ขึ้นอยู่กับเกรดผลิตภัณฑ์และการใช้งานที่ต้องการ สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงขนาดอนุภาคหรือการกำหนดกรวด องค์ประกอบทางเคมี ความหนาแน่นรวม สัณฐานวิทยาของอนุภาค และความแข็งเป็นคุณลักษณะของวัสดุอ้างอิง
การทดสอบระดับการใช้งานจะประเมินผลิตภัณฑ์หรือสูตรที่มี WFA ตัวอย่าง ได้แก่ อัตราส่วนการเจียรและความหยาบผิวชิ้นงานสำหรับระบบที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และการหักเหของแสงภายใต้แรงกระทำ (RUL) หรือการทดสอบการกัดกร่อนสำหรับวัตถุที่ทนไฟ ผลลัพธ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่สมบูรณ์หรือสูตรวัสดุทนไฟ ขั้นตอนการทดสอบ และสภาพแวดล้อมของชิ้นงานหรือการบริการ แทนที่จะขึ้นอยู่กับเกรน WFA เพียงอย่างเดียว
การวิเคราะห์ขนาดอนุภาคและการจำแนกกรวด
ขนาดอนุภาคเป็นพารามิเตอร์ข้อกำหนด WFA ที่สำคัญ ความสำคัญของมันขึ้นอยู่กับการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือวัสดุทนไฟ การออกแบบผลิตภัณฑ์ และเงื่อนไขการประมวลผล ไม่มีโสดการกระจายขนาดอนุภาคเหมาะสมที่สุดสำหรับทุกการใช้งาน
การคัดเกรดโดยใช้ตะแกรง
สำหรับเกรดเม็ดขัดหยาบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหยาบที่เหมาะสม การให้เกรดแบบตะแกรงเป็นแนวทางมาตรฐาน ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนจะถูกส่งผ่านชุดตะแกรงที่มีช่องเปิดที่กำหนดไว้ และใช้มวลที่คงอยู่บนตะแกรงที่เกี่ยวข้องเพื่อประเมินการกระจายขนาดเกรน
ช่วงขนาดอนุภาคและระบบการให้เกรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่แตกต่างกันอาจใช้ขั้นตอนการวัดหรือการจำแนกประเภทที่แตกต่างกัน การกำหนดตาข่าย ค่าขนาดอนุภาคที่วัดได้ และการกำหนดกรวดทรายจะอธิบายคุณลักษณะที่เกี่ยวข้องแต่แตกต่างกัน และไม่ควรถือว่าเทียบเท่าโดยตรง
สำหรับเม็ดขัดประสาน ISO 8486-1 ครอบคลุมแมคโครกริต F4 ถึง F220 ในขณะที่ ISO 8486-2 ครอบคลุมไมโครกรวด F230 ถึง F2000 ภายในขอบเขตที่กำหนดโดยมาตรฐานเหล่านั้น
การเลี้ยวเบนด้วยเลเซอร์สำหรับผงละเอียด
การเลี้ยวเบนของเลเซอร์อาจถูกนำมาใช้เพื่อระบุลักษณะเฉพาะของผง WFA ที่ละเอียดยิ่งขึ้น ในวิธีนี้ อนุภาคที่กระจัดกระจายจะทำปฏิกิริยากับลำแสงเลเซอร์ และรูปแบบการกระเจิงแสงที่ได้จะถูกนำมาใช้ในการคำนวณการกระจายขนาดอนุภาคผ่านแบบจำลองทางแสง
ขนาดที่รายงานจะขึ้นอยู่กับการแสดงทรงกลมที่เท่ากันมากกว่าการวัดโดยตรงของเรขาคณิตสามมิติของอนุภาคที่ผิดปกติแต่ละอนุภาค ผลลัพธ์จึงขึ้นอยู่กับการเตรียมตัวอย่าง สภาวะการกระจายตัว การจับตัวเป็นก้อน การตั้งค่าเชิงแสง และขั้นตอนการวัด
ISO 13320:2020 กำหนดกรอบการทำงานทั่วไปสำหรับการวิเคราะห์ขนาดอนุภาคโดยการเลี้ยวเบนด้วยเลเซอร์ เป็นมาตรฐานวิธีการวัด และไม่ได้กำหนดเกรดกรวดขัดถู WFA ด้วยตัวเอง
เหตุใดวิธีการวัดขนาดอนุภาคจึงใช้แทนกันได้
การให้คะแนนแบบตะแกรงและการเลี้ยวเบนของเลเซอร์ทำงานตามหลักการวัดที่แตกต่างกัน และไม่ควรถือว่าผลลัพธ์ของทั้งสองแบบใช้แทนกันได้โดยตรง
ตัวอย่างเช่น D50 ที่ได้จากการเลี้ยวเบนด้วยเลเซอร์จะเป็นพารามิเตอร์ทางสถิติภายในการกระจายขนาดอนุภาคที่วัดได้ จะไม่เทียบเท่ากับเกรด F-grit, P-grit หรือการกำหนดเกรดการขัดถูอื่นๆ โดยอัตโนมัติ
ดังนั้นข้อมูลขนาดอนุภาคจึงควรตีความร่วมกับวิธีทดสอบ พารามิเตอร์ที่รายงาน ระบบการให้เกรด และข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง
ความหนาแน่นเป็นกลุ่ม
ความหนาแน่นรวมคือมวลของปริมาณของเม็ดขัดที่หารด้วยปริมาตรที่มันครอบครองภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่ระบุ เนื่องจากผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับวิธีการใส่วัสดุลงในภาชนะตรวจวัด จึงควรระบุขั้นตอนที่เกี่ยวข้องเมื่อเปรียบเทียบค่าความหนาแน่นรวม
ความหนาแน่นรวมแตกต่างจากความหนาแน่นของการต๊าปและจากการวัดความหนาแน่นของวัสดุ เช่น ความหนาแน่นของโครงกระดูกหรือความหนาแน่นจริง
สำหรับธัญพืชที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ISO 9136-1:2004 ระบุวิธีทดสอบความหนาแน่นจำนวนมากสำหรับไมโครกรวด ในขณะที่ ISO 9136-2:1999 กล่าวถึงไมโครกรวด การใช้งานควรเป็นไปตามขอบเขตวัสดุและช่วงขนาดที่กำหนดไว้ในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
ค่าความหนาแน่นรวมที่สูงกว่าไม่ควรตีความโดยอัตโนมัติว่าเป็นวัสดุหรือประสิทธิภาพการใช้งานที่เหนือกว่า ผลลัพธ์อาจได้รับอิทธิพลจากการกระจายขนาดอนุภาค สัณฐานวิทยา และขั้นตอนการตรวจวัดที่ระบุ
สัณฐานวิทยาของอนุภาค
สัณฐานวิทยาของอนุภาครวมถึงรูปร่างของเกรนและลักษณะพื้นผิว อาจถูกประเมินตามที่เกี่ยวข้อง
สัณฐานวิทยาสามารถโต้ตอบกับการกระจายขนาดอนุภาคและตัวแปรของวัสดุอื่นๆ เพื่อมีอิทธิพลต่อการจัดการผง พฤติกรรมการบรรจุ และพฤติกรรมการสัมผัสที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ดังนั้นจึงควรพิจารณาร่วมกับคุณลักษณะเกรดอื่นๆ แทนที่จะใช้เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพแบบสแตนด์อโลน
องค์ประกอบทางเคมีและโปรไฟล์ออกไซด์
องค์ประกอบทางเคมีเป็นพื้นที่ข้อกำหนดเกรด WFA ที่สำคัญ WFA ประกอบด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) เป็นส่วนใหญ่ ในขณะที่ความเข้มข้นขององค์ประกอบรองจะแตกต่างกันไปตามเกรดและข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์
เคมีที่รายงานอาจรวมถึงพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น Na2O, SiO2, Fe2O3 และ TiO2 ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเกรด ตัวอย่างเหล่านี้ไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมด และขีดจำกัดองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง
รังสีเอกซ์เรืองแสง (XRF) มักใช้สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบ โดยผลการวิเคราะห์มักรายงานว่ามีความเข้มข้นเทียบเท่ากับออกไซด์ อาจใช้วิธีการทางเคมีแบบเปียกสำหรับสารวิเคราะห์ที่เลือกโดยใช้ขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างและการวิเคราะห์ที่เหมาะสมกับวัสดุและส่วนประกอบเป้าหมาย
องค์ประกอบทางเคมีควรได้รับการประเมินตามข้อกำหนดของเกรด WFA ที่ระบุและการใช้งานที่ต้องการ ค่า Al2O3 ที่สูงขึ้นเพียงอย่างเดียวไม่ได้ให้ประสิทธิภาพการขัดถูหรือวัสดุทนไฟที่เหนือกว่า
ความแข็งเป็นลักษณะของวัสดุ
ความแข็งเป็นคุณลักษณะของ WFA ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของคอรันดัมหรืออัลฟ่า-อลูมินา อาจใช้เป็นคุณสมบัติของวัสดุอ้างอิงได้ แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นการทดสอบเฉพาะกลุ่มตามปกติสำหรับเกรด WFA เชิงพาณิชย์ทุกเกรด
โดยทั่วไปคอรันดัมจะมีความแข็งประมาณ 9 ตามสเกล Mohs สเกล Mohs เป็นแบบลำดับมากกว่าเชิงเส้น ดังนั้นความแตกต่างเชิงตัวเลขระหว่างระดับที่อยู่ติดกันจึงไม่ควรตีความว่าเป็นความแตกต่างเชิงปริมาณที่เท่ากันในความแข็ง
อาจมีการวัดความแข็งของการเยื้องแบบ Vickers แต่ไม่ใช่การทดสอบผงหลวมโดยตรง และต้องใช้ชิ้นงานที่เตรียมไว้อย่างเหมาะสม เช่น เม็ดที่ติดตั้งและขัดเงา หรือพื้นผิววัสดุที่เตรียมไว้ ค่าที่รายงานขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น การเตรียมตัวอย่างและสภาวะการทดสอบ
การทดสอบการขัดถูระดับการใช้งาน
อัตราส่วนการบด
อัตราส่วนการเจียร หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าอัตราส่วน G เป็นตัวชี้วัดหนึ่งที่ใช้ในการประเมินพฤติกรรมของล้อเจียรภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด โดยทั่วไปจะแสดงเป็นปริมาตรของวัสดุชิ้นงานที่ถูกดึงออกโดยสัมพันธ์กับปริมาตรของการสึกหรอของล้อเจียร
อัตราส่วน G ไม่ใช่คุณสมบัติที่แท้จริงของเมล็ดพืช WFA ขึ้นอยู่กับข้อมูลจำเพาะของล้อทั้งหมด วัสดุชิ้นงาน พารามิเตอร์การทำงาน สภาวะของน้ำหล่อเย็น แนวทางการตกแต่ง และตัวแปรกระบวนการอื่นๆ
อัตราส่วน G ที่สูงขึ้นบ่งชี้ว่ามีการนำวัสดุชิ้นงานออกมากขึ้นโดยสัมพันธ์กับการสึกหรอของล้อภายใต้เงื่อนไขของการทดสอบนั้น ๆ ควรตีความไปพร้อมกับพฤติกรรมการกำจัดวัสดุ สภาพพื้นผิว และข้อกำหนดของกระบวนการที่จำเป็น แทนที่จะถือเป็นการวัดคุณภาพการเสียดสีแบบสากล
ความหยาบผิว
ความหยาบของพื้นผิวเป็นอีกผลลัพธ์ระดับการใช้งานที่อาจวัดได้หลังจากการเจียรหรือการเก็บผิวละเอียด อาจใช้การวัดโปรไฟล์แบบสัมผัสหรือแบบออพติคอล และสามารถรายงานพารามิเตอร์ เช่น Ra ได้ตามความเหมาะสม
ความหยาบของพื้นผิวได้รับอิทธิพลจากเครื่องมือขัด ชิ้นงาน ข้อมูลจำเพาะของเม็ดกรวด พารามิเตอร์กระบวนการ และวิธีการวัด ค่าความหยาบที่ต่ำกว่านั้นไม่ได้เป็นที่นิยมในทุกการใช้งาน เกณฑ์การยอมรับขึ้นอยู่กับสภาพพื้นผิวที่ต้องการและวัตถุประสงค์ในการผลิต
การทดสอบวัสดุทนไฟระดับการใช้งาน
การหักเหของแสงภายใต้ภาระ
การทนไฟภายใต้ภาระ (RUL) จะประเมินพฤติกรรมการเสียรูปของผลิตภัณฑ์วัสดุทนไฟที่มีรูปทรงภายใต้แรงอัดที่ระบุเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
ภายใต้ขั้นตอนการทดสอบที่กำหนดไว้ การเปลี่ยนแปลงมิติในชิ้นงานทนไฟจะถูกวัดตามฟังก์ชันของอุณหภูมิ ISO 1893:2007 กำหนดวิธีการที่แตกต่างสำหรับการพิจารณาการทนไฟภายใต้น้ำหนักบรรทุกของผลิตภัณฑ์วัสดุทนไฟที่มีรูปทรงภายใต้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
RUL จึงเป็นคุณสมบัติของวัสดุทนไฟมากกว่าการทดสอบเมล็ด WFA ที่หลุดร่อนเป็นประจำ ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับสูตรวัสดุทนไฟที่สมบูรณ์ ความพรุน เฟสและระบบสารยึดเกาะ ประวัติการประมวลผล และสภาวะการทดสอบ
การทดสอบความต้านทานต่อสารเคมีและตะกรัน
การทดสอบการกัดกร่อนทางเคมีหรือตะกรันจะประเมินอันตรกิริยาระหว่างสูตรผสมวัสดุทนไฟที่เสร็จแล้วกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่ระบุภายใต้สภาวะการสัมผัสที่กำหนด
ผลลัพธ์อาจขึ้นอยู่กับองค์ประกอบวัสดุทนไฟ ความพรุน การกระจายเฟส เคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนปานกลาง อุณหภูมิ บรรยากาศ ระยะเวลาการสัมผัส และขั้นตอนการทดสอบ ผลลัพธ์ดังกล่าวแสดงให้เห็นลักษณะของระบบวัสดุทนไฟ และไม่ควรนำมาประกอบกับเนื้อหา WFA เพียงอย่างเดียว
สิ่งที่ผู้ซื้อควรตรวจสอบเกี่ยวกับ TDS หรือ COA
เพื่อวัตถุประสงค์ในการจัดซื้อและข้อมูลจำเพาะ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ WFA ขึ้นอยู่กับเกรดและการใช้งานตามวัตถุประสงค์
เอกสารและข้อมูลที่เป็นประโยชน์อาจรวมถึง:
- เกรด WFA และรูปแบบสินค้า
- องค์ประกอบทางเคมี
- การกำหนดกรวดหรือขนาดอนุภาค
- วิธีการกระจายและการวัดขนาดอนุภาค
- ใช้มาตรฐานการให้คะแนนการขัดถู
- ความหนาแน่นรวมตามที่เกี่ยวข้อง
- สัณฐานวิทยาของอนุภาคที่เกี่ยวข้อง
- ข้อมูลการทดสอบเฉพาะแอปพลิเคชันตามที่จำเป็น
- เอกสารข้อมูลทางเทคนิค (TDS)
- ใบรับรองการวิเคราะห์ (COA)
- เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)
โดยทั่วไป TDS จะให้ข้อมูลทางเทคนิคทั่วไปหรือตามที่ระบุเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ ในขณะที่ COA จะรายงานผลการวิเคราะห์หรือการตรวจสอบที่ระบุสำหรับชุดหรือล็อตเฉพาะ SDS ให้ข้อมูลด้านความปลอดภัยและการสื่อสารอันตราย
ไม่ใช่ทุกพารามิเตอร์หรือเอกสารที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ WFA ทุกชิ้น เกณฑ์การยอมรับควรขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเกรดที่เกี่ยวข้อง ข้อกำหนดของลูกค้าที่ตกลงกันไว้ และการใช้งานที่ต้องการ
เหตุใดความสามารถในการเปรียบเทียบวิธีทดสอบจึงมีความสำคัญ
การเปรียบเทียบค่าทดสอบที่มีความหมายต้องใช้วิธีการวัดและเงื่อนไขการทดสอบที่เปรียบเทียบได้เพียงพอ
ตัวอย่างเช่น:
- การวัดขนาดอนุภาคโดยใช้ตะแกรงและการเลี้ยวเบนด้วยเลเซอร์ไม่สามารถใช้แทนกันได้โดยตรง
- ควรเปรียบเทียบค่าความหนาแน่นรวมโดยใช้ขั้นตอนที่เข้ากันได้
- ผลความแข็งขึ้นอยู่กับวิธีความแข็งและการเตรียมชิ้นงานทดสอบ
- อัตราส่วน G ขึ้นอยู่กับล้อเจียร ชิ้นงาน และสภาพการทำงาน
- ผลลัพธ์ RUL ใช้กับตัววัสดุทนไฟที่ทดสอบและขั้นตอนการทดสอบที่กำหนดไว้
ค่าตัวเลขที่ไม่มีวิธีการวัดหรือบริบทการทดสอบอาจให้พื้นฐานที่ไม่สมบูรณ์สำหรับการเปรียบเทียบเกรด WFA หรือระบบที่ประกอบด้วย WFA
บทสรุป
อลูมินาผสมสีขาวสามารถประเมินได้ทั้งในระดับวัสดุและระดับการใช้งาน ข้อมูลจำเพาะเกี่ยวกับขนาดอนุภาคหรือกรวด องค์ประกอบทางเคมี ความหนาแน่นรวม สัณฐานวิทยา และคุณลักษณะความแข็งอ้างอิง อธิบายถึงเกรนหรือผง WFA เอง
อัตราส่วนการเจียร ความหยาบผิวชิ้นงาน การหักเหของแสงภายใต้ภาระ และความต้านทานตะกรันหรือการกัดกร่อน อธิบายพฤติกรรมของเครื่องมือขัดหรือระบบวัสดุทนไฟที่มี WFA ภายใต้เงื่อนไขที่ระบุแทน
เพื่อการเปรียบเทียบที่มีความหมาย ผู้ซื้อและวิศวกรควรประเมินผลการทดสอบร่วมกับวิธีการที่เกี่ยวข้อง มาตรฐานการให้เกรด ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ และข้อกำหนดการใช้งาน แทนที่จะอาศัยค่าตัวเลขที่แยกออกมา
อ้างอิง
- องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ISO 8486-1:1996. สารกัดกร่อนที่ยึดติด - การกำหนดและการกำหนดการกระจายขนาดเกรน - ส่วนที่ 1: Macrogrits F4 ถึง F220
- องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ISO 8486-2:2007. สารกัดกร่อนที่ยึดติด - การกำหนดและการกำหนดการกระจายขนาดเกรน - ส่วนที่ 2: Microgrits F230 ถึง F2000
- องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ISO 13320:2020. การวิเคราะห์ขนาดอนุภาค - วิธีการเลี้ยวเบนด้วยเลเซอร์
- องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ISO 9136-1:2004. เม็ดขัด - การกำหนดความหนาแน่นรวม - ส่วนที่ 1: Macrogrits
- องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ISO 9136-2:1999. เม็ดขัด - การกำหนดความหนาแน่นรวม - ส่วนที่ 2: ไมโครกริต
- องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ISO 1893:2007. ผลิตภัณฑ์ทนไฟ - การหาค่าความทนไฟภายใต้ภาระ - วิธีดิฟเฟอเรนเชียลที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น
- Malkin, S. , และ Guo, C. (2008) เทคโนโลยีการเจียร: ทฤษฎีและการประยุกต์การตัดเฉือนด้วยสารกัดกร่อน ฉบับที่ 2 สำนักพิมพ์อุตสาหกรรม.
- Schafföner, S. , Dietze, C. , Möhmel, S. , Fruhstorfer, J. , & Aneziris, CG (2017) วัสดุทนไฟที่มีมวลรวมอลูมินาหลอมรวมและเผาผนึก: การตรวจสอบการแปรรูป การกระจายขนาดอนุภาค และสัณฐานวิทยาของอนุภาค เซรามิกส์อินเตอร์เนชั่นแนล, 43(5), 4252–4262 ดอย: 10.1016/j.ceramint.2016.12.067.