Aplikasi Pirit Besi dalam Roda Terikat Resin dan Lapisan Brek

Pirit besi berkualiti tinggi digunakan dalam pelbagai tetapan termasuk lapisan pad brek dan roda terikat resin dalam tetapan pengisaran. Africal Pegmatite adalah pelombong, pengilang dan pembekal utama pirit besi berkualiti tinggi untuk ini dan banyak aplikasi lain

Apa itu Iron Pyrite?

Pyrite besi (besi(ii) disulfida, FeS₂) adalah mineral sulfida yang berlaku secara semula jadi, dan merupakan contoh yang paling biasa. Ia ditemui secara semulajadi dalam sesak kuarza dan bersama-sama Deposit arang batu. Dalam bentuk murni, ia mempunyai berkilat logam yang memberikan penampilan yang cetek untuk emas-oleh itu pyrite sering dirujuk sebagai ' emas menipu '. Pyrite mendapati banyak kegunaan, tetapi banyak yang disebabkan oleh kos yang agak murah dan tahap kekerasan sederhana hingga tinggi 6 hingga tinggi pada skala Mohs, berbanding besi (4 Mohs) dan kuku manusia (2 Mohs). Oleh kerana kekerasan ini, ia sering dijumpai digunakan dalam tetapan mekanikal di mana toleransi tinggi tekanan rintangan diperlukan, seperti komponen dalam pad brek dan sebagai pengisi dalam roda pengisaran untuk sektor pembuatan; tetapi di mana bahan super keras seperti berlian tidak diperlukan. Selain tahap kekerasan yang tinggi, pyrite mempunyai suhu penguraian haba yang sederhana, mengurai antara 540-700 °C menjadi besi(ii) sulfida dan sulfur unsur, menjadikannya sesuai sebagai komponen dalam pelbagai proses pengisaran dan geseran. Ia juga tidak toksik. Walaupun terdiri daripada kebanyakannya besi mengikut berat, pirit tidak dianggap sebagai sumber besi yang berguna. Salah satu daripada banyak kelebihan tambahan pirit kepada proses kasar dan geseran adalah bahawa bukan sahaja sejumlah kecil pirit yang biasanya diperlukan, tetapi sifat murah pirit bermaksud bahawa kemasukannya walaupun dalam proses skala terbesar jauh dari segi ekonomi.

Pirit besi untuk lapisan brek

Pad brek terdiri daripada bahan tambahan geseran. Brek pad bahan tambahan termasuk, pengikat, pengisi dan memperkukuh gentian yang secara kolektif menghasilkan pad yang mudah untuk mengilang dan boleh dipercayai, manakala pada masa yang sama mengurangkan kesan sampingan yang tidak diingini seperti bunyi yang berlebihan dan haba.

Pyrite
digunakan terutamanya sebagai - mungkin secara bertentangan - pelincir dalam pembuatan pad brek, untuk pelbagai aplikasi. Aplikasi pyrite besi boleh termasuk pengisi lapisan brek. Penambahan pyrite kepada pad modulatkan nisbah kekerasan-geseran, satu faktor penting dalam prestasi pad brek, sebagai pepejal yang terlalu keras juga boleh menjadi rapuh, yang kemudiannya akan gagal dalam tekanan tinggi dan senario haba geseran brek. Pad brek yang gagal bermaksud brek yang tidak cekap dan potensi risiko untuk hidup. Fungsi brek melalui penukaran tenaga kinetik kepada tenaga haba-oleh itu adalah penting bahawa mana-mana pad brek mempunyai keupayaan keseluruhan yang tinggi untuk mengedar haba sama rata.

Bagaimana ia digunakan?

Pyrite besi untuk lapisan brek digunakan sebagai pelincir dalam reka bentuk pad brek, serta pengisi lapisan brek. Istilah ' pelincir ' tampaknya berlawanan intuitif, tetapi dalam aplikasi brek, ia adalah penting bahawa corak brek seragam dicapai setiap kali. Oleh itu, pengilang pad brek menggunakan bahan tambahan geseran-kedua-dua pelincir dan kandungan-untuk memodulatkan laluan brek untuk keseragaman.

Pemilihan pelincir selalunya untuk memastikan suhu operasi dikekalkan di bawah yang memasang pad brek logam. Semi-logam pyrite yang reput suhu sesuai dengan keperluan yang sempurna. Pelincir boleh membentuk antara 5 dan 30 daripada komposisi pad brek, dan biasanya pyrite ditambah ke proses pembuatan pad brek sebagai serbuk yang halus. Selain daripada laluan Pelincir, pyrite membantu dalam pelesapan haba di dalam pad, di mana pyrite bertindak dalam peranan pengisi, sebagai tambahan kepada peranan bahan api geseran.

Pyrite besi untuk lapisan brek ditemui dan digunakan dalam pad brek berprestasi tinggi dan Kasut (untuk mod yang berbeza brek) kerana kedua-dua bahan tambahan dan lapisan brek, terutamanya dalam sektor automotif, oleh jenama seperti Ferodo, Road House dan Bosch-bersama-sama besi logam, hematite dan karbon sebagai bahan geseran utama.

Prestasi pad brek yang mengandungi pirit secara amnya sangat baik, memberikan kapasiti brek seragam merentasi pelbagai kelajuan dan intensiti brek yang digunakan. Panjang umur pad berkaitan dengan berapa banyak sebatian pad brek dikeluarkan oleh tindakan pecah geseran - dan beberapa 'habuk' yang melarikan diri menyumbang sebahagiannya kepada pencemaran udara setempat di samping serpihan seperti mikroplastik / habuk getah dari tayar di jalan raya. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa pad brek yang mengandungi pirit stabil merentasi pelbagai jenis brek, dengan pirit minimum hilang kepada 'habuk'(7). Debu zarah yang dipancarkan berkisar antara 10 nm hingga 10 μm, dan boleh membahayakan kesihatan manusia(8). Oleh sebab itu, jumlah bahan berprestasi tinggi yang lebih rendah akan dipancarkan sebagai habuk zarah. Satu-satunya kelemahan kepada penggunaan pirit yang berpanjangan yang mengandungi pad brek ialah semasa penguraian pirit - selepas penggunaan lama pada suhu tinggi - gas sulfur dilepaskan(9), yang dianggap berbahaya. Oleh kerana jumlah pirit yang digunakan, masa yang diambil untuk mencapai laluan penguraian dan jumlah keseluruhan sulfur yang rendah yang dikeluarkan dalam apa jua keadaan, ini tidak dilihat sebagai kebimbangan utama.

Sebagai pengisi, pyrite memberikan faedah tambahan sebagai tambahan kepada yang tersedia melalui proses brek. Kekuatan mekanikal keseluruhan pad meningkat dengan lekatan yang lebih baik dari bijirin kasar ke pengikat; bijirin kasar lebih baik dilindungi daripada pelepasan gas berbahaya semasa menembak pad sebagai sebahagian daripada proses pembuatannya; Pengisi menghalang kemerosotan haba pengikat itu sendiri.

Pyrite jarang, bagaimanapun, digunakan sebagai komponen tunggal dalam pad brek. Pelesapan haba dan peraturan adalah bahagian penting dalam fungsi brek. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa kemasukan logam lain, yang sudah diketahui dengan sifat pelesapan haba yang unggul di luar brek, boleh digunakan dalam sistem brek led pirit (10). Pyrite sangat bertolak ansur dengan kemasukan ini dan telah ditunjukkan sebagai bekerja secara sinergistik dengan kemasukan seperti zink serbuk, gentian tembaga dan gentian tembaga. Walaupun terdapat penambahan bahan-bahan lain, pad brek komposit baru menunjukkan prestasi geseran yang konsisten.

Bahan pengikatan berasaskan sulfida lain telah digunakan dalam persekitaran penyelidikan. Pelincir / pengikat pepejal termasuk bismuth trisulfide, timah disulfide dan antimoni disulfide telah diuji dalam senario brek yang ideal dengan grafit menjadi komponen utama pad brek. Ujian menunjukkan bahawa bahan bukan pirit ini mempunyai prestasi yang sedikit lebih baik dari segi kestabilan geseran, tetapi menunjukkan prestasi yang lebih buruk dari segi haus (11).

Seperti yang ditubuhkan sebelum ini, sejumlah besar haba dan tekanan dihasilkan di antara muka pad brek dan roda. Terdapat penyelidikan yang menunjukkan bahawa di bawah keadaan yang besar ini, pyrite itu sendiri sebenarnya boleh membentuk in situ. Penyelidik menggunakan spektroskopi Mössbauer untuk menyiasat keadaan permukaan brek dan untuk melihat sebatian apa yang ada. Adalah hipotesis bahawa permukaan ketiga, iaitu filem geseran, dihasilkan antara pad brek dan roda dan ini boleh mengandungi pirit, antara sebatian lain (12).

pad brek dan cakera brek yang dikilangkan menggunakan besi pyrite

Pirit besi dalam roda terikat resin

Roda terikat resin adalah satu jenis roda pengisaran yang digunakan dalam industri, ia terbentuk daripada kasar (seperti karbida silikon atau berlian sintetik, sering dirujuk sebagai 'grit'), pengisi (biasanya sebatian bukan organik) dan pengikat. Pengikat adalah organik dalam alam semula jadi - biasanya resin fenolik. Pyrite besi adalah pilihan yang berkesan dan menjimatkan untuk pengisi roda pengisar (13). Penambahan pengisi ke resin meningkatkan resin (dan dengan itu perkakas keseluruhan) dengan menambah rintangan haba, keliatan dan menentang kerosakan (14) - dan sering bertanggungjawab untuk peningkatan keliangan. Porosity adalah konsep penting dalam aplikasi pengisaran perindustrian - tahap keliangan yang lebih besar meningkatkan bekalan penyejuk ke kawasan pengisaran, sementara pada masa yang sama membolehkan penyingkiran serpihan dan sisa. Pengisi juga boleh bertindak sebagai kasar sekunder. Roda kasar biasa biasanya mempunyai kandungan resin sekitar 8 wt%, kandungan pengisi sekitar 3 wt%, dengan bakinya adalah kasar / grit utama (15).

Bagaimana ia digunakan?

Semasa pembuatan resin fenolik terikat pengisaran roda, pyrite ditambah sebagai pengisi dalam resin di samping grit, dengan penambahan pengisi sebahagian yang bertanggungjawab untuk gred dan kekerasan resin keseluruhan. Aplikasi pyrite besi termasuk digunakan sebagai pengisi roda pengisaran, pyrite digambarkan sebagai ' pengisi aktif ', sebagai permukaan dari besi pyrite berinteraksi dengan sebatian lain dalam resin, perakaunan untuk struktur mikropengisi saling. Sulfure-mengandungi bahan tambahan seperti pyrite menghalang pembentukan lapisan oksida logam melalui tindak balas redoks suhu tinggi, yang seterusnya menyebabkan kelewatan pengoksidaan kepada bon resin fenolik itu sendiri, seterusnya memanjangkan jangka hayat alat.

Di samping itu, sulfur dioksida yang boleh berkembang semasa penguraian pirit boleh mengurangkan penguraian haba resin pengikatan sintetik itu sendiri, memberikan panjang umur tambahan manfaat perkakas (19). Pengisi, seperti pirit, biasanya digunakan dalam ruang roda terikat pengisaran dan resin dalam julat pemuatan sehingga 20% mengikut berat, berbanding dengan kasar itu sendiri yang boleh didapati dalam 65 hingga 90%, dan pengikat resin fenolik / sintetik yang digunakan di mana-mana antara 5 dan 20% mengikut berat (20). Pyrite dianggap sebagai pengisi "disukai" untuk aplikasi tersebut - kononnya disebabkan oleh harga yang rendah dan prestasi tinggi dalam pelbagai senario pengisaran.

pengisaran mesin yang menggunakan besi pyrite

Resin terikat pengisaran roda digunakan dalam konvensional, ketepatan yang tinggi dan keadaan pengisaran yang sangat kasar, untuk kedua senario, kapasiti haba yang tinggi pyrite datang dalam berfaedah sebagai sink haba, mengurangkan suhu di tapak aktiviti pengisaran dan dengan itu meningkatkan prestasi. Bon itu sendiri dikenali kerana keupayaannya untuk menahan tahap beban kejutan yang tinggi.

Besi pyrite untuk pengisaran roda ditambah dalam bentuk yang tulen monocrystalline, mengambil Splinter, atau bentuk jenis jarum, tambahan ini bukan sahaja membantu dengan peningkatan kekonduksian terma yang disebut sebelum ini, tetapi meningkatkan kekuatan tegangan dan porositi resin terikat kasar. Secara keseluruhan, ketahanan meningkat, yang mengakibatkan lebih banyak pengisaran Uptime dan kurang keperluan untuk menggantikan alat pengisaran. Pyrite telah digunakan dalam banyak resin yang berbeza terikat gred kasar, termasuk aplikasi dengan seramik, karide dan alumina kandungan.

Sebagai pengisi, pirit ditambah kepada roda pengisar terikat resin untuk meningkatkan kekuatan terutamanya, tetapi faedah lain termasuk penyediaan ruang yang terjamin untuk membolehkan penambahan pelincir pemesinan atau penyejukan; memberikan rintangan kejutan yang lebih baik melalui sebahagian besar roda; menyediakan persekitaran untuk membolehkan hakisan ikatan secara beransur-ansur dan terkawal untuk mendedahkan tepi pemotongan segar dan memberikan tahap rintangan kimia untuk roda ke pelincir penyejukan atau pemesinan (22). Kestabilan keseluruhan umum resin dipertingkatkan terutamanya dengan kehadiran pengisi, seperti ciri-ciri prestasi kekuatan lenturan keseluruhan (23).

Roda pengisaran menggunakan pirit sebagai komponen bersama gentian kaca dan bakelite sebagai pengikat telah terbukti lebih tahan lama dalam masa pengisaran jangka panjang daripada yang mengandungi hanya unsur karbon (24), sebanyak kira-kira 30%, apabila sekurang-kurangnya 7.8% pirit mengikut berat digunakan. Bukan sahaja terpakai kepada pengeluaran konvensional roda pengisaran dan/atau media, pirit boleh digunakan dalam kaedah pengeluaran baharu baharu untuk mengisar media seperti yang dihasilkan menggunakan laser sintering dan percetakan 3D(25).

Jenis Pengisaran Khusus

Teknologi pengisaran moden juga boleh memanfaatkan pirit - dan sangat sesuai untuk projek kejuruteraan generasi moden seperti pembinaan infrastruktur kereta api berkelajuan tinggi. Pengisaran kereta api berkelajuan tinggi adalah kaedah pengisaran yang sangat cekap yang bergantung pada gerakan relatif antara roda pengisaran dan rel - biasanya jarak yang lebih jauh daripada pengisaran konvensional. Dari gerakan relatif ini, kecekapan diperoleh dan kelajuan pengisaran keseluruhan meningkat, terutamanya penting untuk projek infrastruktur yang besar. Pyrite - seperti dalam senario pengisaran lain - dihargai kerana keupayaannya sebagai pelesapan haba yang kasar dan kasar(26). Ia tambang yang baik dalam tetapan pengisaran keras yang terdapat dalam industri kereta api, dengan pirit menyerap haba pengisaran, menggabungkan dengan oksigen untuk membentuk oksida ferrik dan sulfur dioksida, menjadikan suhu pengisaran keseluruhan turun. Kerana pengumpulan haba pengisaran, ditimbulkan bahawa roda pengisaran rel berasaskan pirit paling sesuai untuk mengisar dalam pecah tajam pendek, berbanding dengan tindakan berterusan dan berterusan (27).

Dengan minat yang sentiasa berkembang dalam penggunaan untuk bahan kontemporari dan / atau bergaya seperti serat karbon, minat telah beralih untuk melihat sama ada ini mungkin sesuai untuk digunakan dalam sistem brek. Seperti biasa, menggunakan pirit sebagai pengikat, roda berasaskan gentian karbon telah dibangunkan dan terbukti berkesan dengan baik dalam peranan pengisaran utama (28). Pilihan pengikat yang kuat dianggap penting, dengan sifat ketahanan yang sangat baik diperhatikan.

Di mana lagi pirit telah digunakan?

Pyrite telah digunakan dalam keadaan perindustrian yang lain. Sebagai sumber sulfur, cinder pirit telah didapati sebagai bahan tambahan / pengisi yang baik untuk bitumen untuk digunakan dalam pembinaan jalan raya. Persembahan serta pengisi yang ditubuhkan (simen Portland, debu batu kapur), bitumen yang terhasil daripada yang dihasilkan telah menyebabkan data yang baik dalam ujian untuk pembancuh, kestabilan dan aliran. Di samping itu, penambahan cinder pirit ini boleh dilihat sebagai bermanfaat kepada alam sekitar kerana ia menghalang cinder pirit (hasil sampingan pengeluaran arang batu) daripada sebaliknya akan membazir(29,30). Sebagai komponen deposit 'Shungite', pirit besi telah ditemui dalam kuantiti yang kecil dan telah digunakan secara keseluruhan sebagai penambah kepada pengeluaran getah sintetik, bersama-sama dengan mineral lain (31).

Selain daripada sebagai pengisi, pyrite telah menemui kegunaan lain dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terutamanya sebagai katod dalam jenis sel bateri baru. A katod nanocrystalline yang telah ditunjukkan digunakan di samping satu magnesium di katod dalam dua natrium/magnesium garam elektrolyte, memberi tenaga yang mengelilingi Circa. 210 watt jam sekilogram, yang setanding dengan sel litium-ion terkemuka di pasaran, dan dua kali ganda kapasiti sel magnesium-ion. Prestasi ini sangat baik memandangkan kos bahan yang rendah (32).

Oleh kerana jurang jalur elektrik yang sangat rendah sebanyak 0.95 eV dan pencirian sebagai semikonduktor jenis n, pirit besi telah dikenal pasti sebagai bahan yang berpotensi berguna untuk pembuatan sel solar fleksibel, memaparkan watak menyerap solar yang tinggi menggunakan lapisan yang lebih nipis daripada yang akan digunakan untuk silikon (33). Penyelidik, bagaimanapun, telah mendapati bahawa masalah yang timbul daripada kecacatan permukaan (kekurangan sulfur atom dalam struktur Kristal) adalah menyebabkan ketidakcekapan digunakan sebagai sel solar. Walaupun begitu, kerja sedang berjalan ke dalam bahan yang kelihatan menjanjikan ini (34).

Ringkasan

Pyrite besi adalah mineral sulfur semulajadi yang mempunyai tahap kekerasan yang baik dan mempunyai profil kestabilan haba yang berguna dalam aplikasi brek dan pengisaran, ia juga agak murah dan tidak toksik.
Ia digunakan sebagai bahan tambahan geseran dalam pembuatan pad brek dan kasut, sebagai pelincir, untuk memastikan keseragaman dalam proses brek. Ia boleh digunakan bersama-sama dengan pelincir pepejal atau pengisi lain
Ia digunakan dalam damar terikat roda sebagai pengisi aktif, meningkatkan prestasi roda pengisaran keseluruhan dengan meningkatkan tahap porositi, modulatkan pengaliran haba dan kekuatan fizikal roda. Satu kes penggunaan yang sangat menjanjikan adalah dalam pengisaran rel untuk penggunaan kereta api berkelajuan tinggi
Telah ditunjukkan bahawa pirit adalah pengisi berguna dalam pengeluaran bitumen, menggantikan pengisi tradisional seperti batu kapur dan simen; dan dalam kuantiti yang kecil dalam pengeluaran getah
Pyrite telah menemui kegunaan lain di luar pengisi, seperti dalam sel bateri campuran, dan sebagai bahan yang berpotensi untuk penjanaan kuasa solar.

African Pegmatite
adalah rakan industri pilihan untuk bekalan dan pemprosesan pirit besi berkualiti tinggi untuk pelbagai aplikasi termasuk dalam roda resin dan senario lapisan cakera brek. African Pegmatite mempunyai pengalaman, kapasiti dan jangkauan untuk dapat menyediakan pirit untuk sebarang aplikasi kepada spesifikasi yang tepat bagi mana-mana pelanggan di seluruh dunia.

Rujukan

1 D Chan dan G W Stachowiak, Proc. Instn. Jentera. Engrs. Bahagian D: J. Kejuruteraan automobil, 2014, 218, 953

2 US paten 6080230, 2000

3 US paten 6220404, 2001

4 D. Rafaja et al., Wear, 2002, 252,189

5 I. Urban et Al. Haus, 2001, 251, 1469

6 F. Amanto et Al., alMineralogía, 2012, 16, 154

7 O. Schneeweiss et al, Analisis nanopartikel yang dikeluarkan dari brek kereta, dalam: NANOCON, Brno, Republik Czech, 2015

8 S. Kumar dan S. K. Ghosh, Proc. Inst. Mech. Eng., Bahagian D: J. Automob, Eng., 2019, 234, 1213

9 A. Rudawska (ed.), Teknologi Kasar: Ciri-ciri dan Aplikasi, BoD, Norderstedt, Jerman, 2018

10 K. A. Ahmed et al., Proc. Inst. Mech. Eng., Bahagian J: J. Eng. Tribologi, 2022, 236, 292

11 K. Sathickbasha et al., Ind. Pelinciran dan Tribologi, 2021, 73, 325

12 M. A. Z. Vasconcellos et al., Pakai, 2010, 268, 715

13 K.H.J. Buschow (ed.), Ensiklopedia Bahan: Sains dan Teknologi, Pergamon, London, 2001

14 SM Linke, Jurnal CIRP Sains dan Teknologi Pembuatan, 2014, 7, 258

15 SM Linke, Timbullah. Eng. Res. Pemaju., 2016, 10, 265

16 A. Woelkel dan B. Strzemiecka, Int. J. lekatan dan kandungan, 2007, 27, 188

17 A. Woelkel dan B. Strzemiecka, Acta Chromatographa, 2016, 16, 140

18 A. Knop dan L. A. Pilato, Resin Fenolik: Kimia, Aplikasi dan Prestasi, Springer, Berlin, 1985

19 F. Klocke, Proses Pembuatan 2: Pengisaran, Honing, Lapping, Springer, Berlin / Heidelberg, 2009

20 A. Knop et al., Resin Fenolik: Kimia, Aplikasi, Penyeragaman, Keselamatan dan Ekologi , Springer, Berlin / Heidelberg, 2000

21 H. Ohimori (ed.), Tribologi Proses Pemesinan Kasar, William Andrew, Oxford, 2013

22 B. Linke, Kitaran Hidup dan Kemampanan Alat Kasar , Springer, Berlin / Heidelberg, 2016

23 A. Knop dan L. A. Pialto, Resin Fenolik: Kimia, Aplikasi dan Prestasi, Springer, Berlin / Heidelberg, 2013

24 A. Korotkov dan V. Korotkov, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, 709, 022020

25 F. Zhang et al., Ceram. Int., 2019, 45, 20873

26 P. Liu et al., Micromachines, 2022, 12, 2118

27 P. Liu et al., Constr. Membina. Mater., 2022, 319, 126073

28 A. Korotkov dan V. Korotkov, IOP Conf. Ser.: Mater. Eng., 2020, 709, 022020

29 A. H. Lav, Penggunaan Pyrite Cinder sebagai Pengisi dalam Campuran Bitumen dalam Simposium Kebangsaan mengenai Penggunaan Bahan Kitar Semula dalam Pembinaan Kejuruteraan , Barton, Australia, 1996

30 G. Papierer et al., Rheologica Acta, 1981, 20, 78

31 M. K. Nauryzbayev et al., Pengeluaran Pekat Shungite - Pengisi Pelbagai Fungsi untuk Elastomers dalam Kongres Penyediaan Arang Batu Antarabangsa XVIII, St Petersburg, 2016

32 M. V. Kovalemo et Al., Chem. Mater. 2015, 27, 7452

33 H. Dahman et al., Tenaga Boleh Diperbaharui, 1991, 2, 125

34 M. Z. Rahman and T. Edvinsson, Joule, 2019, doi: 10.1016/j.joule.2019.06.015