طلاءات نيتريد البورون

تتميز طلاءات نيتريد البورون باستقرار حراري وكيميائي ممتاز. ولا يتبلل نيتريد البورون عند ملامسته لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم المنصهرة. ويأتي شكل مناسب من نيتريد البورون على شكل رقائق سداسية الشكل تشبه الجرافيت.

تُستخدم الطلاءات الخزفية منذ سنوات عديدة لتغيير خصائص سطح المواد المقاومة للحرارة عند تعرضها للمعادن غير الحديدية المنصهرة، مثل الألومنيوم وسبائكه، والمغنيسيوم وسبائكه، والزنك وسبائكه.

تحتوي هذه الطلاءات عادةً على نيتريد البورون، الذي يتميز بخصائص مقاومة التبلل والالتصاق بالمعدن المنصهر وخبثه. توفر الطرق التقليدية طبقة تتكون أساسًا من نيتريد البورون، الذي يتم مزجه مع أكسيد الألومنيوم، أو سيليكات المغنيسيوم، أو سيليكات المغنيسيوم والألومنيوم، أو فوسفات الألومنيوم، أو مواد لاصقة أخرى متوافقة. يتراوح سمك هذه الطلاءات عادةً بين 0.003 و0.010 بوصة (0.08 إلى 0.25 ملم).

يمكن أن تكون الركيزة الخزفية المطلية بهذه الطلاءات مادة مقاومة للحرارة كثيفة بشكل شبه كامل، لكنها عادةً ما تكون ذات بنية ليفية، مثل مادة التشكيل بالفراغ خفيفة الوزن. ويتمتع الطلاء بمجموعة واسعة من الاستخدامات ويمكن تطبيقه على ركائز ذات كثافات وتركيبات متنوعة. تكمن المشكلة الرئيسية في طلاءات نيتريد البورون في أنها مواد لينة جدًّا. وتؤدي هذه الخاصية إلى تحرك المعدن المنصهر على السطح المطلي، مما يؤدي في النهاية إلى التآكل والتآكل. وستؤدي إزالة الطلاء إلى ترطيب وتلتصق الرغوة، فضلاً عن ضعف تدفق المعدن المنصهر في حوض ومجرى.

في القالب والمناطق الأخرى، مع تآكل نيتريد البورون، تتدهور جودة تشطيب السطح تدريجيًا. ويتم تصحيح هذا الوضع عن طريق إعادة طلاء الأجزاء الخزفية بشكل متكرر لإعادة تطبيق طبقة نيتريد البورون. ومع ذلك، فإن إعادة الطلاء عملية شاقة وتستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة.

أحد الحلول الممكنة لمشكلة التآكل هو استخدام طبقة سميكة من نيتريد البورون. وللأسف، يجب تجفيف الطبقات السميكة جيدًا بين كل طبقة وأخرى، وإلا ستبقى الرطوبة في الطبقة الأساسية. وعند استخدامها لأول مرة، تتسبب هذه الرطوبة المتبقية عادةً في انفصال الطبقة أو “تقشرها”. كما أن الطبقات السميكة أكثر عرضة لـ“التشقق الطيني” عند الجفاف، مما قد يؤدي إلى سقوط الطبقة عن الركيزة في المناطق التي تعاني من ضعف الالتصاق.

هناك مشكلة أخرى تتعلق بطبقات نيتريد البورون السميكة، وهي ناجمة عن الاختلاف في التمدد الحراري بين الركيزة والطبقة. فعندما تتعرض هذه الطبقات السميكة لتغيرات في درجة الحرارة، يصبح الإجهاد الناتج عن هذه الاختلافات في التمدد الحراري أكثر وضوحًا، مما يؤدي إلى تقشر الطبقات السميكة. ونظرًا لوجود الشقوق الدقيقة وانخفاض التماسك، فإن قوة الطلاءات السميكة عادةً ما تكون أقل من قوة الطلاءات الرقيقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تطبيق طلاء سميك يستغرق وقتًا طويلاً من عمال العمليات.