Mengapa pompa keramik zirkonia dapat secara efektif menahan korosi-sluri asam kuat?
Alasan mengapa pompa keramik zirkonia dapat secara efektif menahan korosi dari bubur asam kuat terletak pada struktur intrinsik material dan kelembaman kimianya. Ini bukan pelapisan atau perawatan permukaan-ini adalah pemblokiran mendasar terhadap mekanisme korosi dari dalam ke luar.
Pertama, ikatan kimia menghentikan reaksi pada sumbernya.
Korosi pada pompa logam biasa terjadi karena atom logam mudah kehilangan elektron dan mengalami reaksi perpindahan dengan ion hidrogen dalam asam. Zirkonia, sebaliknya, adalah fase kristal zirkonium dioksida di mana atom zirkonium dan oksigen disatukan oleh ikatan ionik yang sangat stabil dengan energi ikatan yang sangat tinggi. Menarik ion oksigen dari atom zirkonium memerlukan masukan energi yang besar, jauh melebihi apa yang dapat disuplai oleh asam kuat secara kimia. Hasilnya, bahkan dalam bubur yang sangat asam, keramik zirkonia tetap stabil secara termodinamika dan tidak bereaksi dengan asam.
Kedua, struktur kristal unik memberikan-mekanisme yang membatasi diri terhadap kerusakan.
Jika terjadi retakan mikro pada permukaan dalam kondisi tegangan{0}}tinggi, zirkonium dioksida akan mengalami perubahan yang dikenal sebagai ketangguhan transformasi, yang mana struktur kristalnya bergeser dari tetragonal menjadi monoklinik, transisi ini mengakibatkan peningkatan volume yang akan menyebabkan kompresi ujung retak dan terhentinya proses pertumbuhan retakan. Oleh karena itu, material ini memiliki-mekanisme perbaikan mandiri pada tingkat mikro, yang memungkinkannya menghindari spalling dan edge chipping. Misalnya, selama pengoperasian pompa yang membawa campuran asam dengan partikel padat, pompa mengalami korosi dan degradasi mekanis. Perilaku yang menguatkan ini sangat penting. Keramik konvensional yang rapuh biasanya mulai terkelupas setelah partikelnya terus menerus mengenai permukaan baru sehingga membuatnya lebih cepat terkorosi. Zirkonia di sisi lain mempertahankan permukaan dan tetap menjadi penghalang non-reaktif.
Ketiga, permukaannya sangat hidrofobik, sehingga mempersingkat waktu kontak.
Keramik zirkonia yang dipadatkan sepenuhnya disinter tanpa porositas dan memiliki energi permukaan yang rendah. Bubur asam kuat cenderung menjadi butiran dan terlempar ke permukaan dengan cepat, dibandingkan menyebar dan terus-menerus membasahinya. Hal ini semakin mengurangi waktu tunggu dan area kontak di dalam pompa.
Hasil akhirnya adalah kombinasi ketahanan korosi, ketahanan aus, dan kekuatan tinggi. Pompa plastik dapat menahan asam kuat namun tidak dapat menangani keausan abrasif dari partikel keras. Pompa paduan logam mungkin menawarkan kekerasan yang tinggi, tetapi di bawah asam kuat dan suhu tinggi pompa tersebut tetap rentan terhadap korosi antar butir. Pompa paduan logam memiliki keunggulan dalam kekerasan; namun, korosi antargranular kemungkinan besar akan menyerangnya dalam lingkungan asam kuat pada suhu tinggi. Pompa keramik zirkonia menawarkan solusi untuk masalah isolasi ini karena keduanya tahan terhadap asam dan tidak terpengaruh oleh padatan abrasif sehingga menjadikannya pilihan yang baik untuk cairan kompleks yang sangat korosif dan abrasif yang biasanya ditemukan di tambang dan reaktor kimia.
Satu peringatan penting: zirkonia murni tidak tahan terhadap asam fluorida, karena ion fluorida secara langsung menangkap atom zirkonium untuk membentuk kompleks yang larut. Itu jelas merupakan kelemahan. Jika aliran proses mengandung asam fluorida, komposisinya harus diverifikasi dan bahan alternatif dipertimbangkan.
