İridyum kaplı kahverengi erimiş alümina, özel olarak modifiye edilmiş bir korindon malzemesidir. Üretim prensibi, kahverengi erimiş alüminanın hazırlanmasını yüzey iridyum kaplama teknolojisiyle birleştirerek, malzemenin aşırı ortamlardaki performansını (yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci, kimyasal kararlılık ve elektrokatalitik aktivite gibi) iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Aşağıda, temel üretim prensibinin ayrıntılı bir analizi yer almaktadır:
I. Kahverengi Erimiş Alüminanın Hazırlanması
Kahverengi eritilmiş alümina, boksitten yüksek sıcaklıkta eritme yoluyla üretilen bir alümina türüdür (Al₂O₃):
Hammadde İşleme: Boksit, nem ve kirliliklerden arındırılmak üzere kalsine edilir.
Elektrik Ark Ocağı Eritme: 2000℃’nin üzerindeki sıcaklıklarda, safsızlıkları (SiO₂, Fe₂O₃, vb.) azaltmak için bir karbon indirgeyici madde (antrasit gibi) ve demir talaşları eklenir ve ayrılan bir silikon-demir alaşımı çökeltisi oluşur.
Soğutma ve Kristalleşme: Soğutulduktan sonra erimiş sıvı, yüksek sertlikte kahverengi erimiş alümina kristalleri oluşturur (çoğunlukla α-Al₂O₃, renk için az miktarda Ti ve Fe oksit içerir).
Kırma ve Şekillendirme: Bloklu kahverengi eritilmiş alümina ezilir ve istenen boyutta aşındırıcı veya matris parçacıklarına elenir.
II. İridyum Kaplama İşleminin Prensibi
İridyum (Ir), yüksek yoğunluklu, yüksek erime noktalı (2466℃), korozyona dayanıklı bir platin grubu metaldir. Yüzey kaplama teknikleri kullanılarak kahverengi eritilmiş alümina yüzeyine kaplanır. Yaygın yöntemler şunlardır:
1. Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD)
Prensibi: Yüksek vakum ortamında, iridyum hedefi elektrik arkı veya püskürtme ile buharlaştırılır ve iridyum atomları veya iyonları kahverengi erimiş alüminanın yüzeyine biriktirilerek bir film oluşturulur.
Özellikleri: Homojen kaplama, güçlü yapışma, hassas kaplama için uygundur.
2. Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD)
Prensibi: Yüksek sıcaklıktaki bir reaksiyon odasında, iridyum öncül bileşikleri (iridyum triklorür (IrCl₃), iridyum asetilasetonat vb.) indirgenir veya ayrıştırılır ve iridyum atomları alttaş yüzeyine biriktirilir.
3. Elektrokaplama veya Kimyasal Kaplama
Prensip: İridyum iyonları içeren bir elektrolitte, iridyum, elektrik akımı veya indirgeyici bir madde kullanılarak iletken bir alt tabakanın yüzeyine biriktirilir. Kahverengi eritilmiş alümina iletken değilse, bir metalizasyon ön işlemi (iletken bir tabaka kaplama gibi) gereklidir.
Özellikleri: Daha düşük maliyetlidir, ancak kaplama daha ince olabilir.
III. İridyum Kaplamalı Kahverengi Eritilmiş Alümina için Temel Teknik Noktalar
Yüzey Ön İşlemi:
Kahverengi erimiş alüminanın yüzeyinin temizlenmesi ve aktive edilmesi gerekir. Bu, yapışmayı artırmak için asitle temizleme, ultrasonik temizleme veya pürüzlendirme işlemi yoluyla gerçekleştirilebilir.
Arayüz Bağı Optimizasyonu:
İridyum ve Al₂O₃ arasındaki termal genleşme katsayıları arasındaki önemli fark nedeniyle, stresi hafifletmek ve soyulmayı önlemek için bir geçiş tabakasına (W, Mo veya gradyan kaplama gibi) ihtiyaç duyulur.
Kaplama Kalınlığı Kontrolü:
Kaplama genellikle mikrometre aralığındadır. Aşırı kalınlık çatlamaya yol açabilirken, yetersiz kalınlık sınırlı performans artışı sağlar.
Tedavi sonrası:
Kaplamanın kristalliğini ve bağlanma mukavemetini artırmak için tavlama yapılabilir.
IV. İridyum Kaplamanın Fonksiyonları ve Performans Artışı
Yüksek Sıcaklık Oksidasyon Direnci: İridyum, yüksek sıcaklıklarda yoğun bir oksit tabakası (IrO₂) oluşturarak kahverengi korindon alt tabakasını korur.
Kimyasal İnertlik: Asit ve alkali korozyonuna dayanıklıdır, yüksek korozif ortamlara uygundur.
Elektrokatalitik Aktivite: İridyum mükemmel bir elektrokatalizördür ve su elektroliz elektrot malzemelerinde kullanılabilir.
Gelişmiş Aşınma Direnci: İridyumun yüksek sertliği, yüzey aşınma direncini daha da artırır.
V. Uygulama Alanları
Özel Aşındırıcılar ve Kaplamalar: Hassas işleme veya aşınmaya dayanıklı parçalar için kullanılır.
Yüksek Sıcaklık Elektrot Malzemeleri: Elektrolitik hücre anotları, elektrokimyasal kataliz gibi.
Havacılık ve Uzay: Yüksek sıcaklığa dayanıklı kaplamalar, tahrik sistemi bileşenleri.
Nükleer Sanayi: Radyasyona dayanıklı korozyona dayanıklı malzemeler.