Насколько уязвим вашкорундовый муллитовый шашлыккогда пары лития встречаются с огнеупорной микроструктурой? Зарубежные покупатели печной мебели задают этот вопрос все чаще, поскольку на катодных заводах температура обжига превышает 950 градусов, а частота циклов превышает три партии в день. Короткий ответ: пары лития-содержащих подшипников могут сократить срок службы стандартного муллита-корунда более чем наполовину, но ущерб предсказуем и, что более важно, предотвратим, если понять цепочку коррозии.
Корундовый муллит представляет собой, по сути, трехмерную-керамическую матрицу, в которой первичные зерна корунда связаны во вторичную сетку муллита. Эта двухфазная-структура придает саггару фирменное сочетание огнеупорности, стойкости к тепловым-ударам и химической инерции. Однако этот химический состав меняет момент, когда карбонат, гидроксид или оксид лития попадает в систему пор при температуре процесса. В восстановительной или слегка окислительной атмосфере Li₂O сначала реагирует с кремнеземным компонентом муллита, превращая стабильные кристаллы 3Al₂O₃·2SiO₂ в ортосиликат лития и алюмосиликат лития. Эти фазы занимают на 20–25 % больше объема, чем исходный муллит, поэтому внутри провисшей стенки возникает радиальное растягивающее напряжение, и микро-трещины распространяются в течение минут, а не месяцев.
Последующая инфильтрация происходит по классическому механизму капиллярного впитывания. Поскольку средняя ширина пор в обычном корундовом муллите все еще составляет около одного микрона, расплавленные соли лития мигрируют на несколько миллиметров в стенку за один цикл обжига. Как только сеть трещин соединяется, провисание теряет как механическую прочность, так и устойчивость к тепловым-ударам. Прочность на холодное сжатие может упасть с 90 МПа до 45 МПа уже после пятнадцати циклов с высоким содержанием лития-, а первый сквозной-перелом стенки обычно появляется до двадцатого цикла. Для завода, работающего в три смены, это означает простои печи каждые шесть-семь дней,-что является неприемлемым узким местом для последующей сборки аккумуляторных-элементов.
Поэтому покупателям нужен литий-устойчивый к муллиту-корунду, а не просто обычная коробка из оксида алюминия. Компания Thermaxcel разработала три взаимодополняющих друг друга обновления, которые позволяют саггару выдерживать более сорока циклов при одинаковом воздействии лития. Во-первых, объемную плотность повышают выше 3,10 г см⁻³ за счет введения суб-микронного диоксида циркония в матрицу корундового муллита. Цирконий скрепляет границы зерен, закрывает остаточную пористость и уменьшает объем открытых пор ниже десяти процентов. Во-вторых, глазурь на основе кордиерита-наносится пламенным-распылением на все внутренние поверхности после окончательной обработки. Глазурь химически совместима с корундовым скелетом муллита, но непроницаема для ионов лития при температуре до 1 100 градусов. В-третьих, геометрия лотка предпочтительнее геометрии глубокого ящика, если позволяет загрузка порошка; более мелкая стенка сокращает путь диффузии и вдвое уменьшает количество лития, которое может накопиться за цикл.
Даже с учетом этих улучшений попадание лития неизбежно, поэтому протоколы проверок должны быть адаптированы. Быстрое диэлектрическое испытание, выполняемое на частоте 20 кГц, позволяет обнаружить сети трещин до того, как они станут видимыми, что позволяет осуществить превентивную замену, а не аварийное отключение. Параллельно инженерам предприятий следует следить за атмосферой печи, поскольку даже следы водяного пара катализируют образование высокоподвижных паров LiOH. Поддержание точки росы ниже минус двадцати градусов по Цельсию и парциального давления кислорода около 10⁻⁴ бар замедляет коррозию лития примерно на порядок.
Упаковка и логистика остаются простыми. Каждый литий-стойкий корундовый муллитовый короб индивидуально обернут полиэтиленовой пленкой, уложен на поддоны из фумигации-фанеры и закреплен угловыми защитными приспособлениями. Один кубический контейнер высотой{{4}футов-} вмещает 260 деталей популярного размера 330 на 330 на 75 миллиметров, чего достаточно, чтобы покрыть примерно 28 квадратных метров площади печи. Срок выполнения заказа с момента подтверждения заказа составляет четыре недели с завода-с полной сертификацией, включая химический анализ, отчет об испытаниях на термический-удар и проверку размеров.
Для покупателей, готовых опробовать обновленный Saggar, все, что требуется, — это краткий шаблон запроса предложения. Просто укажите целевой химический состав катода, максимальную температуру обжига, требуемые размеры провисания и годовой объем. Thermaxcel вышлет подробное предложение в течение двадцати-четырех часов, сопровождаемое моделированием коррозии лития на основе предоставленных конкретных параметров процесса.
Таким образом, литий-содержащие продукты коррозии действительно поражают микроструктуру любого муллита-корунда, но скорость и степень повреждения можно устранить инженерно. Используя уплотненный, глазурованный и геометрически оптимизированный корунд-муллитовый стержень, производители катодов продлевают срок службы, уменьшают загрязнение порошком и поддерживают непрерывную производительность, необходимую для глобальной цепочки поставок аккумуляторов.
