يشير مصطلح كربيد السيليكون الأسود إلى فئة من المواد الخزفية عالية الأداء المصنعة، والتي تُستخدم في أهم المكونات المقاومة للتآكل والصدأ. صُممت هذه المضخات للتعامل مع المواد اللزجة والسوائل التي قد تُتلف المضخات المعدنية التقليدية بسرعة.
1. لماذا يُستخدم كربيد السيليكون الأسود في المضخات؟
تُعدّ المضخات الخزفية الحل الأمثل لضخ المواد الكاشطة أو المسببة للتآكل أو مزيج منهما (الكاشطة والمسببة للتآكل) . أما المواد التقليدية كالفولاذ المقاوم للصدأ فتتلف بسرعة في هذه الظروف.
إن الخصائص الاستثنائية لكربيد السيليكون الأسود تجعله مثالياً لهذا الدور المتطلب:
صلابة فائقة: بصلابة موس تبلغ 9.5، فهي واحدة من أصلب المواد المتاحة، مما يوفر مقاومة فائقة للتآكل الناتج عن الجزيئات الصلبة (مثل الرمل والمعادن والرماد).
مقاومة ممتازة للتآكل: فهو يقاوم الهجوم من مجموعة واسعة من الأحماض والقلويات والأملاح، مما يضمن طول العمر في المعالجة الكيميائية.
قوة ميكانيكية عالية: يتميز بقوة ضغط عالية جدًا، مما يسمح له بتحمل ضغوط تشغيل كبيرة.
مقاومة جيدة للصدمات الحرارية: يمكنها تحمل التغيرات السريعة في درجات الحرارة دون أن تتشقق.
خفيف الوزن: إنه أخف بكثير من المعادن مثل كربيد التنجستن.
| التحليل الكيميائي النموذجي | الخصائص الفيزيائية النموذجية | ||
| كربيد السيليكون | ≥98% | صلابة: | موس: 9.15 |
| SiO2 | ≤1% | نقطة الانصهار: | سامي عند 2250 درجة مئوية |
| H2O3 | ≤0.5% | أقصى درجة حرارة للتشغيل: | 1900 درجة مئوية |
| Fe2O3 | ≤0.3% | الكثافة النوعية: | 3.2-3.45 جم/سم3 |
| نادي كرة القدم | ≤0.3% | الكثافة الظاهرية (LPD): | 1.2-1.6 جم/سم3 |
| محتوى مغناطيسي | ≤0.02% | لون: | أسود |
| شكل الجسيم: | سداسي | ||
2. التطبيقات الرئيسية في المضخات
لا يُستخدم كربيد السيليكون الأسود عادةً في صناعة جسم المضخة بالكامل نظرًا لتكلفته العالية وتعقيد عملية تصنيعه. بدلاً من ذلك، يُستخدم في المكونات الأكثر أهمية التي تواجه أقسى الظروف.
أسطح مانع التسرب الميكانيكي (التطبيق الأكثر شيوعًا):
يُعد هذا الاستخدام الأمثل لكربيد السيليكون في المضخات. يتطلب مانع التسرب الميكانيكي زوجًا من الحلقات الصلبة والمسطحة والمتينة (السطح الثابت والسطح الدوار) لمنع التسرب.
تشمل الأزواج الشائعة ما يلي:
SiC مقابل SiC: يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب أعلى درجات التآكل الكاشط والتآكل الكاشط. وهو الخيار الأمثل لمضخات السيراميك.
كربيد السيليكون مقابل كربيد التنجستن: للاستخدامات الأقل كشطًا ولكنها شديدة التآكل.
مقارنة بين كربيد السيليكون والكربون: للتطبيقات التي تتطلب تزييتًا أفضل.
الأكمام والبطانات:
في التطبيقات التي يصعب فيها التشحيم، فإن خصائص التشحيم الذاتي ومقاومة التآكل لكربيد السيليكون تجعله مثالياً للأكمام والبطانات.
جلبات وبطانات الحلق:
تُستخدم كحلقات تقييد في غلاف المضخة لحماية المكونات الأخرى من التآكل.