Применение кобальтовых сплавов в гомогенизаторах

Гомогенизаторы широко используются в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для гомогенизации материалов физическими методами, такими как сдвиг под высоким давлением и удар. Производительность основных компонентов напрямую определяет срок службы оборудования и эффективность его работы; кобальтовый сплав стал основным материалом ключевых деталей гомогенизатора благодаря своей уникальной износостойкости, коррозионной стойкости и стабильности при высоких температурах.

Основное применение кобальтового сплава в деталях гомогенизатора

Седло клапана и заглушка клапана

Седло и пробка клапана гомогенизатора должны выдерживать удар высокого давления и трение материала в течение длительного времени. Твердость сплава 20 может достигать ЧРК 56-60, а высокая твердость и стойкость к истиранию, придаваемые его карбидной фазой, могут эффективно противостоять износу при высоких нагрузках и продлевать срок службы деталей. В пищевой промышленности эти фитинги должны часто контактировать с кислым фруктовым соком или молочными продуктами, содержащими ферменты. Коррозионная стойкость сплава позволяет избежать миграции ионов металла и обеспечить безопасность пищевых продуктов.

Гомогенизирующие клапаны

Гомогенизирующие клапаны являются основным компонентом гомогенизаторов высокого давления и предназначены для выдерживания экстремальных давлений (часто более 1000 бар) и высоких скоростей жидкости. Гомогенизирующие клапаны из кобальтовых сплавов (например, W-клапан, комбинации волнового клапана) оптимизированы для повышения эффективности сдвига жидкости и снижения потребления энергии при сохранении низкой шероховатости поверхности и снижении остатка материала. Например, в системах эмульгирования вторичный гомогенизирующий клапан значительно повышает стабильность продукта, контролируя равномерность распределения частиц.

Плунжеры и уплотнительные элементы

Плунжеры для гомогенизаторов должны быть как прочными, так и износостойкими. Металлургический связующий слой, образованный поверхностной сваркой или технологией напыления (например, плазменной наплавкой) кобальтового сплава, может выдерживать долговременное возвратно-поступательное трение, а его высокотемпературная стабильность (≤480℃) может предотвратить разрушение уплотнения и обеспечить герметичность в условиях высокого давления.

Основные эксплуатационные преимущества кобальтовых сплавов

Отличная износостойкость и коррозионная стойкость

Карбиды, образованные хромом, вольфрамом и другими элементами в кобальтовых сплавах, противостоят абразивному износу и химической коррозии. Например, плотная оксидная пленка (Кр₂O₃), образованная хромом, может изолировать кислые и щелочные среды, что особенно важно в нефтехимической промышленности при обработке высоковязких материалов, содержащих частицы.

Высокотемпературная стабильность и механическая прочность

Сплавы кобальта сохраняют высокую прочность и сопротивление ползучести при высоких температурах, где локальное трение может привести к повышению температуры выше 480°C во время работы гомогенизатора. Его низкий коэффициент теплового расширения обеспечивает размерную стабильность в условиях высоких температур, предотвращая утечку через уплотнение из-за тепловой деформации.

Биосовместимость и технологичность

Сплавы кобальта не содержат токсичных элементов (например, свинца, кадмия) и имеют высокую чистоту поверхности, что соответствует гигиеническим стандартам пищевой и фармацевтической промышленности. Кроме того, их можно обрабатывать литьем, наплавкой, лазерной наплавкой и другими способами, чтобы соответствовать требованиям различных условий работы. Например, технология плазменной наплавки позволяет реализовать подготовку плотного наноразмерного покрытия на поверхности седла клапана для повышения износостойкости.

Отраслевые приложения

Пищевая промышленность

В процессе гомогенизации фруктового сока клапанные коллекторы из кобальтового сплава могут работать непрерывно более 8000 часов, что более чем в три раза дольше, чем у традиционных фитингов из нержавеющей стали, и в то же время исключает риск загрязнения металлами.

Биофармацевтика

Гомогенизаторы используются для разрушения клеток или приготовления липосом, а коррозионная стойкость кобальтовых сплавов позволяет противостоять эрозии биологических ферментов и органических растворителей, обеспечивая чистоту и последовательность производственного процесса.

Химикаты и покрытия

При работе с покрытиями, содержащими абразивные частицы, высокая твердость кобальтовых сплавов значительно снижает износ фитингов, сводя к минимуму время простоя и техническое обслуживание.