فرسایش نسوزهای سیلیکات آلومینیوم توسط آلومینیوم مذاب ، مانند کوره های ذوب آلومینیوم و کوره های نگهدارنده ، معمولاً منجر به تشکیل رسوبات اکسید آلومینیوم بر روی نسوز می شود. میزان فرسایش در حضور قلیایی و در جو کاهش یافته افزایش می یابد. این مربوط به تبدیل آجرهای آلومینا به آلومینات سدیم است ، که باعث افزایش سینتیک تشکیل در یک جو کاهش دهنده می شود و باعث تشکیل نیترید آلومینیوم می شود. در کوره های ذوب و کوره های نگهدارنده ، قلیایی ممکن است از شارژ فلزی حاصل شود.
در کوره های ذوب آلومینیوم و کوره های نگهدارنده ، نسوزهای سیلیکات آلومینیومی با آلومینیوم مایع در تماس هستند ، که معمولاً منجر به تشکیل رسوبات سطحی پیوندی شده حاوی اکسید آلومینیوم می شود ، که بیشتر آنها نتیجه واکنش آلومینیوم با اکسیدها ، به خصوص با دی اکسید سیلیسون ، با فرمول واکنش زیر است:
4al +3 sio2 → 2al2o 3+3 si
سینتیک واکنش پس از ظهور سپرده به سرعت کاهش می یابد. نتیجه گیری شده است که این رسوب به مانعی برای نفوذ آلومینیوم به مواد نسوز تبدیل می شود و وجود قلیایی در یک جو کاهش دهنده باعث افزایش سینتیک این سپرده می شود. دو منبع اکسیدهای سدیم قلیایی وجود دارد. در شمشهای آلومینیومی تولید شده توسط سلول الکترولیتی یا در ماده نسوز. در مورد دوم ، حضور فعال NA2O قابل تأیید نیست. از طرف دیگر ، جنبه های مربوط به جو کاهش دهنده هنوز توضیح داده نشده است.
آزمایش اصلی این زمان ، واکنش مواد نسوز سیلیکات آلومینیوم به خوردگی آلومینیوم ناشی از قلیایی و جو کاهش دهنده و تعیین اثرات احتمالی کاستانهای نسوز آلومینیومی بالا (70 ٪ AL2O3) با آلومینیوم فلوراید (ALF3) به عنوان یک نفوذ در این ماده است. این محصول نماینده مواد نسوز آمورف بدون مواد افزودنی نفوذ است و در صنعت به عنوان کوره های عایق آلومینیومی و روکش های کوره ذوب آلومینیومی استفاده می شود.
دمای آزمایش با توجه به دمای عملکرد کوره نگهدارنده آلومینیوم و کوره ذوب آلومینیوم تعیین می شود. درجه حرارت در محل تماس با فلز به 850 درجه می رسد و درجه حرارت در قسمت تابش شعله به 1200 درجه 1500 درجه می رسد. آزمایش فرسایش کاستانهای نسوز آلومینیومی با آلومینیوم (ALF3) به عنوان یک ماده غیر خیس کننده توضیح داده شده است ، و خوردگی ناشی از آلومینیوم و نقش اکسیدهای اساسی موجود در نسوز استنباط می شود.
به نظر می رسد ، به ویژه در حضور یک جو کاهش دهنده ، بتا آلومینا مرحله فعال در نسوز در تماس با آلومینیوم مایع است. از دیدگاه ترمودینامیکی ، عمل -آلومینا بر روی آلومینیوم مایع منجر به تشکیل سدیم فلزی می شود و معادله واکنش به شرح زیر است:
6naal11o 17+2 al → 6na +34 al2o3 (2)
هنگامی که فشار جزئی اکسیژن بالاتر از {0}}} اتمسفر باشد ، سدیم فلزی تولید شده در محلول آلومینیومی (0.1 ~ ANA) اکسیده می شود و واکنش به شرح زیر است:
2NA +1/2O2 → NA2O (3)
هنگامی که فشار جزئی اکسیژن پایین تر از 10-19 ATM باشد ، حضور NA2O باید مربوط به عملکرد اکسیدهای نسوز (به ویژه در سیلیس) بر روی سدیم فلزی باشد ، و معادله واکنش به شرح زیر است:
4NA+SIO2 → 2NA2O+SI (4)
از طرف دیگر ، در حضور ALF3 ، سدیم فلزی نیز ممکن است تولید شود و معادله واکنش به شرح زیر است:
6naal11o 17+2 alf3 → 6naf +34 al2o3 (5)
3NAF+al → 3NA+ALF3 (6)
از طریق تجزیه و تحلیل ، هنگامی که الکترولیت مایع در دمای بالاتر از 888 درجه وجود دارد ، معادلات واکنش (5) و (6) می توانند سدیم فلزی تولید کنند ، که این امر منجر به تبادل بین واکنش دهنده ها می شود. در چنین شرایطی ، کاستانهای نسوز انتظار می رود سینتیک تولید Na2O بالاتر را بدست آورند ، بنابراین اگر دومی حاوی ALF3 به عنوان ماده خیس کننده باشد ، آلومینیوم سریعتر مواد نسوز را خورد. سپرده رابط به طور عمده حاوی Corundum (A-AL2O3) است و همچنین حاوی آلومینیوم (AL) و نیترید آلومینیوم (ALN) است. اعتقاد بر این است که نیترید آلومینیوم موجود در سپرده ممکن است در این فرآیند خوردگی شرکت کند. مشارکت نیترید آلومینیوم با تجزیه و تحلیل محصولات واکنش به دست آمده بین آلومینیوم و کربنات سدیم در هوا و نیتروژن سازگار است. مشخص شد که محصول اصلی واکنش به دست آمده در 900 درجه آلومینات سدیم (NAALO2) است که به شکل هیدرات (Naalo2 · 3H2O) وجود دارد. وزن مخصوص آلومینات سدیم 2.69 گرم در سانتی متر مربع است ، در حالی که اکسید آلومینیوم 3.96 گرم در سانتی متر مربع است. بنابراین ، رسوب آلومینیوم محافظ باید هنگام تبدیل به آلومینات سدیم با افزایش حجم همراه باشد. افزایش حجم ، تشکیل ترک ها را تسهیل می کند ، که نفوذ آلومینیوم را تسهیل می کند و باعث می شود ماده نسوز مستعد فرسایش باشد.
