โบรอนคาร์ไบรด์ใช้ในฟลักซ์อย่างไร
โบรอนคาร์ไบด์ (B₄C) มักไม่ค่อยถูกนำมาใช้เป็น ส่วนประกอบหลักของฟลักซ์ (เนื่องจากฟลักซ์แบบดั้งเดิมเน้นการหลอม/กำจัดออกไซด์) แต่โบรอนคาร์ไบด์มีบทบาทเฉพาะทางในการ “ฟลักซ์เชิงฟังก์ชัน” ในกระบวนการโลหะวิทยาอุณหภูมิสูง โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อ ควบคุมปริมาณคาร์บอน ปรับปรุงโลหะผสม และปรับเปลี่ยนสารเจือปนออกไซด์ พร้อมทั้งช่วยในการก่อตัวของตะกรัน การใช้งานโบรอนคาร์ไบด์ใช้ประโยชน์จากจุดหลอมเหลวสูง (~2450°C) ความเสถียรทางเคมี และความสามารถในการบริจาคคาร์บอน
แอปพลิเคชันหลักในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับฟลักซ์
-
โลหะวิทยาเหล็ก (การกลั่นเหล็ก/เหล็ก)
ในการผลิตเหล็กพิเศษ (เช่น เหล็กกล้าความเร็วสูง เหล็กกล้าไร้สนิม) จะมีการเติมคาร์ไบด์โบรอนเป็น สารเติมแต่งฟลักซ์ปรับคาร์บอน ให้กับเหล็ก/เหล็กหลอมเหลว:- บริจาคคาร์บอนเพื่อปรับแต่งปริมาณคาร์บอนในโลหะผสม (ซึ่งมีความสำคัญต่อความแข็งและความแข็งแกร่ง) โดยไม่ใส่สิ่งเจือปน (ไม่เหมือนถ่านหินหรือโค้ก ซึ่งอาจนำกำมะถันหรือฟอสฟอรัสมา)
- มันทำปฏิกิริยากับการรวมตัวของออกไซด์ที่เป็นอันตราย (เช่น FeO, SiO₂) เพื่อสร้างตะกรันโบโรซิลิเกตที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ ซึ่งลอยขึ้นสู่พื้นผิวและถูกกำจัดออก ทำให้เหล็กมีความบริสุทธิ์และคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น
-
การผลิตโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก (อลูมิเนียม โลหะผสมทองแดง)
สำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมหรือทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง โบรอนคาร์ไบด์ทำหน้าที่เป็น ตัวช่วยฟลักซ์การกลั่น :- มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่ละลายในโลหะผสมที่หลอมเหลวเพื่อสร้าง B₂O₃ (โบรอนออกไซด์) ซึ่งจะระเหยหรือรวมตัวกับออกไซด์อื่นเพื่อสร้างตะกรัน ลดการรวมตัวของออกไซด์ที่ทำให้โลหะผสมอ่อนตัวลง
- ในการถลุงอะลูมิเนียม ยังช่วยยับยั้งการก่อตัวของคาร์ไบด์อะลูมิเนียมที่เป็นอันตราย (Al₄C₃) ป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเปราะบาง
-
ฟลักซ์การเชื่อมและการบัดกรีแข็ง (กรณีเฉพาะ)
ในการเชื่อมที่อุณหภูมิสูง (เช่น สำหรับโลหะที่ทนไฟเช่น ทังสเตนหรือโมลิบดีนัม) บางครั้งคาร์ไบด์โบรอนจะถูกผสมลงใน สูตรฟลักซ์อุณหภูมิสูง :- ทนทานต่อการสลายตัวที่อุณหภูมิการเชื่อม (~1800–2200°C) และช่วยขจัดออกไซด์บนพื้นผิวโลหะฐาน ช่วยให้การเชื่อมหลอมรวมแข็งแรง
- นอกจากนี้ยังเพิ่มโบรอนจำนวนเล็กน้อยลงในแอ่งเชื่อม ซึ่งจะช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับรอยเชื่อมโดยการสร้างตะกอนโบไรด์ละเอียด
เหตุใดจึงไม่ใช่ “ฟลักซ์แบบดั้งเดิม”
ฟลักซ์แบบดั้งเดิม (เช่น โบแรกซ์ ซิลิกา) ทำงานโดยการหลอมที่อุณหภูมิต่ำถึงปานกลางเพื่อละลายออกไซด์ ในทางตรงกันข้าม โบรอนคาร์ไบด์:
- มีจุดหลอมเหลวสูงมาก (สูงเกินกว่าที่จะทำหน้าที่เป็น “ตัวละลาย” ในกระบวนการที่อุณหภูมิต่ำส่วนใหญ่)
- คุณค่าของมันอยู่ที่ การปรับเปลี่ยนทางเคมี (การควบคุมคาร์บอน การปรับปรุงการรวมตัว) มากกว่าการก่อตัวของตะกรันเพียงอย่างเดียว ซึ่งทำให้มันเป็น “สารเติมแต่งที่มีหน้าที่” ในระบบฟลักซ์ ไม่ใช่ฟลักซ์แบบสแตนด์อโลน