L’allumina fusa marrone rivestita di iridio è un materiale di corindone appositamente modificato. Il suo principio produttivo combina la preparazione dell’allumina fusa marrone con la tecnologia di placcatura superficiale in iridio, con l’obiettivo di migliorare le prestazioni del materiale in ambienti estremi (come la resistenza all’ossidazione ad alta temperatura, la stabilità chimica e l’attività elettrocatalitica). Di seguito è riportata un’analisi dettagliata del suo principio produttivo principale:
I. Preparazione dell’allumina fusa marrone
L’allumina fusa marrone è un tipo di allumina (Al₂O₃), prodotta dalla bauxite mediante fusione ad alta temperatura:
Lavorazione della materia prima: la bauxite viene calcinata per rimuovere umidità e impurità.
Fusione in forno ad arco elettrico: a temperature superiori a 2000°C, vengono aggiunti un agente riducente del carbonio (come l’antracite) e limatura di ferro per ridurre le impurità (come SiO₂, Fe₂O₃, ecc.), generando un precipitato di lega di silicio e ferro che si separa.
Raffreddamento e cristallizzazione: dopo il raffreddamento, il liquido fuso forma cristalli di allumina fusa marrone ad alta durezza (principalmente α-Al₂O₃, contenenti piccole quantità di ossidi di Ti e Fe per il colore).
Frantumazione e formatura: l’allumina fusa marrone squadrata viene frantumata e setacciata in particelle abrasive o di matrice della dimensione richiesta.
II. Principio del processo di rivestimento all’iridio
L’iridio (Ir) è un metallo del gruppo del platino ad alta densità, alto punto di fusione (2466 °C) e resistente alla corrosione. Viene rivestito sulla superficie di allumina fusa marrone utilizzando tecniche di placcatura superficiale. I metodi più comuni includono:
1. Principio della deposizione fisica da vapore (PVD)
: in un ambiente ad alto vuoto, il bersaglio di iridio viene vaporizzato tramite un arco elettrico o mediante sputtering e gli atomi o gli ioni di iridio vengono depositati sulla superficie dell’allumina fusa marrone per formare una pellicola.
Caratteristiche: Rivestimento uniforme, forte adesione, adatto per placcature di precisione.
2. Principio della deposizione chimica da vapore (CVD)
: in una camera di reazione ad alta temperatura, i composti precursori dell’iridio (come il tricloruro di iridio (IrCl₃), l’acetilacetonato di iridio, ecc.) vengono ridotti o decomposti e gli atomi di iridio vengono depositati sulla superficie del substrato.
3. Galvanotecnica o placcatura chimica
Principio: in un elettrolita contenente ioni di iridio, l’iridio viene depositato sulla superficie di un substrato conduttivo utilizzando una corrente elettrica o un agente riducente. Se l’allumina fusa marrone non è conduttiva, è necessario un pretrattamento di metallizzazione (ad esempio, il rivestimento di uno strato conduttivo).
Caratteristiche: Costo inferiore, ma il rivestimento potrebbe essere più sottile.
III. Punti tecnici chiave per l’allumina fusa marrone placcata in iridio
Pretrattamento superficiale:
La superficie dell’allumina fusa marrone deve essere pulita e attivata. Questo può essere ottenuto tramite decapaggio acido, pulizia a ultrasuoni o trattamento di irruvidimento per migliorare l’adesione.
Ottimizzazione del legame interfacciale:
A causa della notevole differenza nei coefficienti di dilatazione termica tra iridio e Al₂O₃, è necessario uno strato di transizione (come W, Mo o un rivestimento a gradiente) per alleviare lo stress e prevenire la desquamazione.
Controllo dello spessore del rivestimento:
Il rivestimento è in genere di dimensioni micrometriche. Uno spessore eccessivo può causare crepe, mentre uno spessore insufficiente offre un miglioramento limitato delle prestazioni.
Post-trattamento:
Per migliorare la cristallinità e la resistenza del rivestimento è possibile effettuare la ricottura.
IV. Funzioni e miglioramento delle prestazioni della placcatura in iridio
Resistenza all’ossidazione ad alta temperatura: l’iridio forma uno strato di ossido denso (IrO₂) ad alte temperature, proteggendo il substrato di corindone marrone.
Inerzia chimica: resistente alla corrosione acida e alcalina, adatto ad ambienti altamente corrosivi.
Attività elettrocatalitica: l’iridio è un eccellente elettrocatalizzatore e può essere utilizzato nei materiali degli elettrodi per l’elettrolisi dell’acqua.
Maggiore resistenza all’usura: l’elevata durezza dell’iridio migliora ulteriormente la resistenza all’usura superficiale.
V. Aree di applicazione
Abrasivi e rivestimenti speciali: utilizzati per lavorazioni di precisione o per parti resistenti all’usura.
Materiali per elettrodi ad alta temperatura: come anodi per celle elettrolitiche, catalisi elettrochimica.
Aerospaziale: rivestimenti resistenti alle alte temperature, componenti del sistema di propulsione.
Industria nucleare: materiali resistenti alla corrosione da radiazioni.