Come si comportano i materiali ceramici contro l’usura da scorrimento, abrasione o impatto?
La ceramica è intrinsecamente molto resistente all’usura grazie alla sua estrema durezza . Questi materiali hanno valori prossimi a quelli del materiale più duro conosciuto, il diamante. Hanno anche la capacità di essere lavorati per ottenere superfici estremamente lisce, il che è molto utile per applicazioni come le articolazioni artificiali dell’anca o persino per la pseudo-porosità superficiale. Questo è ottimo per creare sacche di lubrificazione o ridurre al minimo l’area di contatto superficiale.
Anche la ceramica ha un attrito intrinsecamente basso. Prendiamo ad esempio il carburo di silicio . Ha un attrito particolarmente basso ed è molto indicato per l’usura da scorrimento, come nelle superfici delle tenute meccaniche.
L’allumina è una delle ceramiche più resistenti all’usura in assoluto. È molto versatile e viene quindi utilizzata in un’ampia gamma di applicazioni, dalle superfici di scorrimento dei rubinetti miscelatori alle superfici dei cuscinetti, fino agli alberi.
Si tratta inoltre di una ceramica particolarmente conveniente, che rappresenta un buon punto di partenza per nuovi progetti senza farvi spendere una fortuna.
Anche i rivestimenti ceramici o altri materiali a basso attrito possono rivelarsi molto utili. Ad esempio, esistono rivestimenti a base di carbonio, bisolfuro di tungsteno, bisolfuro di molibdeno e il polimero PTFE, meglio noto come Teflon. È necessario scegliere rivestimenti che presentino il giusto coefficiente di dilatazione termica per il materiale di base e una buona adesione.
Si noti, tuttavia, che i rivestimenti potrebbero non funzionare correttamente se il componente si surriscalda. Alcune materie plastiche (come il Teflon) sono adatte solo per applicazioni a temperature piuttosto basse.
È anche possibile utilizzare il carbonio o i compositi in fibra di carbonio per sbattere contro una ceramica come superficie di lavoro o guarnizione più morbida e sacrificale.
Abbiamo bisogno di ceramiche diverse per diversi tipi di usura o applicazioni specifiche?
Scegliere la ceramica per applicazioni antiusura significa in realtà considerare una vasta gamma di fattori diversi. Non si tratta solo di resistenza all’usura. C’è un’intera lista di altre caratteristiche che potrebbero essere necessarie.
Prendiamo ad esempio l’usura da scorrimento. Il materiale non deve solo essere resistente e meccanicamente resistente, ma deve anche resistere alla fatica e alle sollecitazioni termiche. Potrebbe dover essere non magnetico o elettricamente isolante.
Le ceramiche più comunemente considerate sono l’allumina e il carburo di silicio. Per quanto riguarda l’usura da impatto, le opzioni possono includere nitruro di silicio e zirconia.
La ceramica è anche più delicata nei confronti di materiali di tenuta più morbidi come carbonio e polimeri e generalmente causa meno usura rispetto ai metalli. Per questo motivo, la ceramica viene sempre più utilizzata nelle protesi articolari umane, come quelle dell’anca, del ginocchio e delle dita.
Una ceramica può scorrere contro un’altra ceramica con poca o nessuna lubrificazione. Questo è particolarmente utile nelle applicazioni spaziali, poiché i lubrificanti evaporano e quindi non possono essere utilizzati, mentre i componenti metallici possono saldarsi a freddo tra loro.
In generale, la ceramica offre solitamente la massima affidabilità e durata, abbinate a una manutenzione ridotta e a bassi costi di gestione complessivi per le applicazioni soggette a usura.
Il professor Jon Binner e la ceramica di precisione
Il professor Jon Binner, stimato accademico dell’Università di Birmingham, noto per il suo contributo nel campo della ceramica, ha unito le forze con Precision Ceramics per produrre una serie di video esplicativi illuminanti sui materiali ceramici avanzati.
Grazie alla vasta esperienza dimostrata attraverso numerosi articoli sottoposti a revisione paritaria, libri curati e brevetti a suo nome, il professor Binner apporta alla collaborazione una competenza senza pari.
Il suo duraturo rapporto con Precision Ceramics sottolinea il suo impegno nel progresso della conoscenza nel campo dei materiali ceramici. Entusiasta di partecipare a un progetto volto a educare e informare il pubblico sulle complessità della ceramica, il coinvolgimento del Professor Binner promette di offrire preziosi spunti di riflessione su questo vitale settore della scienza dei materiali.
Precision Ceramics è leader nella fornitura di soluzioni personalizzate in ceramica tecnica. Andiamo oltre la semplice produzione: collaboriamo con voi in ogni fase della selezione dei materiali, della progettazione e dello sviluppo del prodotto.
Se avete domande su quale materiale ceramico potrebbe essere più adatto alla vostra applicazione, non esitate a contattarci.
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