在化學(xué)工程，金屬冶煉，采礦等行業(yè)的物料輸送過程中，輸送泵往往需要遭受含有固體顆粒的漿料的沖擊，腐蝕性流程的侵蝕，高溫流體的沖擊，這些工況都有潛在的破壞性，很容易對輸送泵造成重大影響，甚至影響輸送泵的正常工作或?qū)鬏斀橘|(zhì)造成介質(zhì)污染，進(jìn)而影響工藝流程的穩(wěn)定進(jìn)行，因此需要對這些極端應(yīng)用環(huán)境的泵進(jìn)行特殊的選材，以保障生產(chǎn)順利及產(chǎn)品品質(zhì)。

先進(jìn)陶瓷材料往往具有高硬度，高熔點(diǎn)，低磨損，抗酸堿腐蝕這些特點(diǎn)，并且在高溫下還能保持這些特性。得益于這些特性，先進(jìn)陶瓷材料通常是很耐磨，耐高溫的，且幾乎對所有的化學(xué)物質(zhì)都有極好的抵抗力，可在大多數(shù)溶劑，酸和堿性溶液甚至乎熔融金屬中應(yīng)用。因此，先進(jìn)陶瓷材料非常適應(yīng)于制作應(yīng)用于極端環(huán)境的泵組件。

▲先進(jìn)陶瓷材料可用于泵組件密封襯墊，柱塞，葉輪，球閥等等

陶瓷材料常以陶瓷涂層及陶瓷件這兩種形式用于泵組件的組件。對于一部分應(yīng)用，在泵組件上涂覆陶瓷涂層已足以保證耐磨能力，而對于更極端的磨損，腐蝕或高溫應(yīng)用，往往需要采用更為堅(jiān)固耐打的全陶瓷材料，例如用于輸送超過130℃的70%硫酸，溫度高達(dá)550℃的腐蝕性熔融鹽等。

▲腐蝕性流體輸送難

除了耐腐蝕能力，陶瓷泵還有著表面可加工得光潔易清洗殺菌，低磨損，化學(xué)惰性等特性，因而制藥、食品和飲料、醫(yī)療和化妝品行業(yè)也廣泛應(yīng)用。

另外，陶瓷還有一個(gè)非常值得“表揚(yáng)”的地方，雖然陶瓷件單次投資比較大，但優(yōu)秀的陶瓷柱塞等泵組件磨損量極少，可以讓泵的壽命的更加長維護(hù)工作量更低，例如灌裝泵在大批量生產(chǎn)設(shè)備中運(yùn)行10年，僅需很少的維護(hù)量。

全陶瓷離心泵用于化工設(shè)備，圖片來源京瓷

泵中常用的先進(jìn)陶瓷材料：

常見的陶瓷泵材料包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鋁/氧化鋯復(fù)合材料、藍(lán)寶石、石英、熔融石英、氮化硅和碳化硅。具體的選擇什么陶瓷材料將取決于泵送介質(zhì)類型和介質(zhì)溫度，以及材料的熱膨脹系數(shù)、韌性、耐火性、硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性的匹配。如下圖所示，雖然所有的普通陶瓷泵材料比不銹鋼硬，但在不同的陶瓷材料之間會出現(xiàn)較大的硬度變化。

京瓷部分陶瓷材料強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度

除了從性能匹配的角度去選取泵材料，陶瓷其制備難度及成本也是一個(gè)重要的考慮因素。例如藍(lán)寶石是一種高純度、堅(jiān)硬的材料，能承受熱沖擊和環(huán)境沖擊，同時(shí)提供高耐磨性和化學(xué)相容性，但與單晶藍(lán)寶石相比，氧化鋁則相對便宜，如何能滿足應(yīng)用要求則可選用氧化鋁陶瓷材料替用。釔穩(wěn)定氧化鋯具有高韌性、耐火性、硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性常用于泵柱塞或活塞。碳化硅也有具有很高的硬度和耐化學(xué)性及耐高溫能力，舉個(gè)例子京瓷的碳化硅能在1400°C溫度下的保持高強(qiáng)度。

粉體圈 作者：小白