برد سرامیکی چیست؟

بردهای سرامیکی که از انواع الیاف سرامیکی ساخته می‌شوند، نوعی عایق یا تخته نسوز هستند که کاربردهای مختلفی دارند. این نوع عایق‌ها از آلومینیوم سیلیکات (ماده اصلی) به همراه سایر پیوندهای آلی تولید می‌گردد. در واقع، برای تولید انواع بردهای سرامیکی الیاف در طی مراحل مختلف رطوبت داده می‌شود و سپس فشرده شده و ماده مورد نظر تولید می‌شود.

این الیاف برای فشرده شدن و تبدیل به برد سرامیکی نیاز به شرایط خلا دارند. برای افزایش استحکام این عایق نسوز از چسب‌های مخصوصی استفاده می‌گردد.

ماده اولیه بردهای سرامیکی

این بردها یا صفحات سرامیکی که به عنوان پرکاربردترین عایق‌های صنعتی شناخته می‌شوند، دارای دمای ذوب بالا و خلوص منحصر به فردی می‌باشند. ماده اولیه اصلی بردهای سرامیکی پنبه نسوز موسوم به پنبه الیاف سرامیک می‌باشد. وجود این ماده در بردهای سرامیکی سبب می‌شود که تحمل حرارتی و مقاومت آن در برابر شوک الکتریکی بسیار بالا برود.

پنبه نسوز خود از الیاف مستحکم سرامیک یا آلومینیوم سیلیکات تولید می‌شود که غیر بلوری و سفید رنگ می‌باشد. این ماده دارای ساختاری شیشه‌ای است و قدرت عایق بندی حرارتی بسیار بالایی دارد.

پنبه نسوز علاوه بر بردهای سرامیکی در تهیه محصولات نسوز دیگری از قبیل پتوی نسوز، پارچه سرامیک فایبر، پیپر نسوز و طناب سرامیکی فایبر نیز استفاده می‌شود. این نوع پنبه به دو روش تولید می‌گردد که هر دو روش به یک صورت انجام می‌گیرد. به این صورت که ابتدا مواد را در یک کوره الکتریکی ذوب می‌کنند. سپس این مواد ذوب شده می‌تواند به دو روش فرم دهی شود. در روش اول این مواد ذوب شده توسط ماشین تابیده می‌شود و در روش دوم توسط دمیدن هوای فشرده، به شکل الیاف نسوز در می‌آید.

بردهای سرامیکی با دارا بودن این ماده اولیه دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند که در این مقاله قصد داریم به شرح آنها بپردازیم.

خصوصیات بردهای سرامیکی

این نوع عایق‌ها پس از تولید باید خشک شوند تا خصوصیاتی نظیر شکل، ابعاد و ضخامت آنها مشخص گردد که این خشک شدن در شرایط خلا انجام می‌گیرد. بردهای سرامیکی معمولا به صورت‌های ذیل تولید می‌گردند:

برد سرامیکی ضخیم: ضخامت لایه‌های این نوع برد ۱۰ میکرون می‌باشد که نسبت به فناوری اسپرتینگ ضخیم‌تر است. این بردها هادی طلا، نقره و پالادیوم می‌باشند و بر روی بستر سرامیکی چاپ می‌شوند.

برد سرامیکی نازک: دارای ضخامتی کمتر از ۱۰ میکرون می‌باشد.

برد سرامیکی DCB(Direct copper bonded): مطابق با فرآیندی خاص تولید می‌شود. در این نوع برد فویل مس از هر دو طرف تحت فشار و درجه حرارت بالا قرار می‌گیرد.

برخی از این بردها یا تخته‌ها به صورت روکش و توخالی تولید می‌شوند. انواع دیگر نیز که عایق هستند، دارای خاصیت نوری یا مغناطیسی می‌باشند.

تمامی بردهای سرامیکی دارای وزن سبک و بافت نرم هستند و رنگ سفید زیبایی دارند. این بردها با توجه به کاربردی که دارند، به هنگام استفاده به راحتی برش می‌خورند. همچنین، وزن سبک این مواد سرامیکی سبب شده است که جا به جایی و نصب آنها در محل مورد نظر به راحتی صورت پذیرد.

با توجه به‌ اینکه بردهای سرامیکی در ابعاد و ضخامت‌های متفاوتی تولید می‌گردند، هرکدام دارای قدرت تحمل دمای متفاوتی هستند. رنج‌های دمایی قابل تحمل این بردها حدود ۱۲۶۰، ۱۴۳۰ و ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد می‌باشد و برخی از آنها حتی دمای ۱۸۰۰ درجه را نیز تحمل می‌کنند.

متداول‌ترین ابعاد تولیدی بردهای سرامیکی ۶۰۰ × ۹۰۰، ۶۰۰ × ۱۰۰۰ و ۱۰۰۰ × ۱۲۰۰ میلی متر می‌باشد. همچنین این مواد در ضخامت‌های خاصی از جمله ۱۰، ۱۲.۵، ۲۵ و ۵۰ میلی متر تولید می‌شوند. این عایق‌ها هر قدر که ابعاد کوچک‌تری داشته باشند، خاصیت شکنندگی آنها نیز کاهش می‌یابد و دیرتر فرم خود را از دست می‌دهند.

با توجه به اینکه در ساختار آنها از رزین استفاده شده است، هنگام رسیدن به دمای مورد نظر گاز و بخاری از خود ساطع می‌کنند که امری طبیعی است. این مواد با توجه به انتقال حرارتی پایینی که دارند، جهت استفاده در کوره‌ها و داکت‌ها (عایق بندی سقف و کف کوره‌ها) بسیار مناسب می‌باشند.

از سایر ویژگی‌های این مواد سرامیکی می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار کم
مقاوم در برابر شوک حرارتی و مواد شیمیایی و جریان هوای داغ
استحکام مکانیکی بالا
فاقد آزبست
برش و نصب آسان
وزن کم
عایق صدا
هدایت حرارتی کم
قدرت تحمل حرارت تا ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد
قابلیت تراشکاری

از این بردها در صنایع گوناگونی از جمله صنایع فولاد، پتروشیمی، شیشه سازی، کوره‌های زباله سوزی، کوره‌های پخت کاشی و… استفاده می‌شود. دقت کنید که بردهای سرامیکی در برابر برخی از مواد شیمیایی مقاوم نیستند. این مواد عبارتند از: فسفر، هیدرو کلریک، اسید سولفوریک، هیدروفلوئور و سایر مواد قلیایی رقیق شده .

سایر کاربردهای بردهای سرامیکی

این مواد علاوه بر اینکه در کوره‌های با حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند، کاربردهای دیگری نیز دارند که عبارتند از:

پوشش محفظه‌های احتراق، دیگ‌های بخار و هیترها
عایق پشتیبان برای آجر و سایر مصالح یکپارچه نسوز
مانع در برابر شعله یا گرما در کوره‌ها و سوزاننده‌ها
تجهیزات عایق حرارت صنعتی
درزبندی درجه حرارت بالا
سپرهای صنعتی گرمایی و موانع حرارتی
عایق دیوار دیگ درجه حرارت بالا
استفاده از تخته نسوز در طلاسازی
حفاظت از مشعل‌ها
ساخت کوره

علاوه بر آن، بردهای سرامیکی در صنایع غیر آهنی نیز دارای کاربرد هستند. در این صنایع از آنها برای پوشش کوره ذوب، محافظ آستر کوره، قالب‌های ریخته‌گری قابل استفاده در محیط تصفیه برای جداسازی نیتریدها و اکسیدها از ذوب فلزات، استفاده می‌شود.

نکات ایمنی استفاده از بردهای سرامیکی

بهتر است هنگام استفاده از این مواد حتما از ماسک و دستکش استفاده کنید. چرا که الیاف مورد استفاده در آنها ممکن است حساسیت‌های تنفسی و پوستی ایجاد کنند. علاوه بر آن، پیشنهاد می‌کنیم هنگام استفاده از این بردها موارد ایمنی زیر را مد نظر قرار دهید:

هنگام کار لباس‌های آستین بلند و پوشیده انتخاب کنید.

استفاده از محافظ چشم و ماسک‌های تنفسی برای جلوگیری از استنشاق گرد و غبار توصیه می‌شود.

پس از کار کردن با این مواد، لباس‌ها و دستان خود را با آب و صابون بشویید.

هنگام کار کردن با بردهای سرامیکی چیزی نخورید و نیاشامید. همچنین، کشیدن سیگار نیز توصیه نمی‌شود.

منبع:

گروه صنعتی ترمو