أنبوب صناعي من السيراميك الزركوني ZrO2 عازل حراري للحرارة العالية، أنبوب سيراميك زركونيا دقيق

أنبوب الزركونيا هو مكون أنبوبي مصنوع من مادة سيراميك الزركونيا عالية الأداء، وهو فئة مهمة من قطع الزركونيا الخزفية. يتميز بخصائص ممتازة لمواد الزركونيا، ويلعب دورًا لا غنى عنه في تطبيقات محددة.

خصائص الأداء

تمتلك أنابيب الزركونيا معظم الخصائص الممتازة للسيراميك الزركوني، كما تمتلك بعض الوظائف الفريدة بفضل هيئتها الأنبوبية.

• أداء ممتاز في درجات الحرارة العالية والعزل الحراري

• الاستقرار العالي لدرجة الحرارة: يمكنه العمل بشكل مستقر لفترة طويلة عند درجات حرارة تصل إلى 1100 °ج -1500°ج  (حسب نوع ونسبة المادة المستقرة)، ولا يلين أو يتشوه بسهولة.
• موصلية حرارية منخفضة جدًا: يُعد من المواد المتقدمة المعترف بها عالميًا في مجال العزل الحراري، حيث تقل موصليته الحرارية كثيرًا عن معظم المعادن والسيراميك المؤكسد (مثل الألومينا). مما يجعل أنابيب الزركونيا مثالية لأن تكون أنابيب لأفران درجات الحرارة العالية وأغلفة عازلة حراريًا.

• أداء ميكانيكي ممتاز

• متانة عالية: بفضل آلية "تقوية الانتقال الطوري"، تتمتع أنابيب الزركونيا بمقاومة أعلى للصدمات والتكسر مقارنة بالأنابيب الخزفية الأخرى (مثل أنابيب الألومينا)، وتملك مقاومة أفضل للصدمات الميكانيكية والصدمات الحرارية.
• قوة عالية: قادرة على تحمل ضغوط داخلية وخارجية معينة والأحمال الميكانيكية.

• مقاومة ممتازة لل corrosion

• تمتلك مقاومة ممتازة لمعظم الأحماض، والقلويات، والمعادن المنصهرة، والزجاج، ولا تتآكل. مما يسمح باستخدامها في بيئات كيميائية قاسية للغاية.

• خصائص كهربائية خاصة

• توصيل أيوني عند درجات حرارة عالية: عند إضافة مواد مثبتة مثل أكسيد الإتريوم، تصبح ناقلة لأيونات الأكسجين عند درجات حرارة عالية (عادةً >600 °ج )، وهذا هو المبدأ الأساسي وراء استخدامها كمكون رئيسي في مستشعر الأكسجين.
• عازلية عند درجة حرارة الغرفة: إنها عازل كهربائي ممتاز عند درجة حرارة الغرفة.

• معامل انخفاض في معامل التوسع الحراري

• معامل التمدد الحراري الخاص به قريب من معامل بعض المعادن (مثل الفولاذ)، ولديه توافق حراري جيد عند تغليفه أو مطابقته مع أجزاء معدنية، مما يمكن أن يقلل من الإجهاد الحراري.

الميزة

• مقاومة الحرارة العالية والعزل المتكامل: يمكنه تحمل درجات الحرارة العالية بشكل مستقل، وعزل انتقال الحرارة بفعالية، وحماية المكونات الخارجية.
• العمر الطويل والموثوقية العالية: في ظل ظروف عمل قاسية مثل درجات الحرارة العالية والتآكل والتلف، فإن عمر خدمته يفوق بكثير عمر الأنابيب المعدنية والأنابيب الخزفية العادية، مما يقلل من تكرار التوقف والإحلال.
• الخامل الكيميائي: لا يؤدي إلى تلوث المواد المعالجة (مثل المواد عالية النقاء والمواد المنصهرة)، ويضمن نظافة العملية.
• تعدد الوظائف: هو في الوقت نفسه مكوّن هيكلي ومكوّن وظيفي (مثل توصيل أيونات الأكسجين، النوافذ البصرية، إلخ).

نطاق التطبيق

تجعل الخصائص الفريدة لأنابيب الزركونيا منها مكونًا أساسيًا في مجالات تقنية وصناعية متعددة.

• أفران صناعية ذات درجات حرارة عالية ومعدات التلبيد

• أنبوب الفرن: يُستخدم في الأفران المفرغة والأفران ذات الغلاف الجوي، كحامل للمواد أو غرفة تفاعل، ويتميز بقدرته على تحمل درجات الحرارة العاملة العالية جدًا.
• أنبوب حماية الزوج الحراري: يحمي الزوج الحراري الداخلي من التآكل المباشر بواسطة المعادن المنصهرة والغازات المسببة للتآكل، ويضمن دقة القياس وطول عمر قياس درجة الحرارة.
• قضبان دوارة لأفران اللوح الدافعة وأفران الأسطوانات: نظرًا لمقاومتها العالية للحرارة ومقاومتها للتفلطح، يمكن استخدامها لدعم نقل القطع داخل الأفران.

• أجهزة الاستشعار (مجالات التطبيق الأساسية)

• مستشعر الأكسجين: هذا هو التطبيق الكلاسيكي الأكثر شيوعًا. ويُستخدم على نطاق واسع في:
• محرك السيارة: يكشف عن محتوى الأكسجين في غاز العادم، ويوفر إشارات رد فعل وحدة التحكم الإلكترونية، لتحقيق التحكم الدقيق بنسبة الهواء إلى الوقود (مستشعر لامدا).
• التحكم في الاحتراق الصناعي: مراقبة محتوى الأكسجين في غازات العادم الناتجة عن الغلايات والأفران، إلخ، لتحسين عملية الاحتراق وتوفير الطاقة.
• معالجة المعادن بالحرارة: التحكم في قدرة الكربون في بيئة الفرن.
• مبدأ العمل: الاعتماد على خصائص توصيل أيونات الأكسجين في أنابيب الزركونيا عند درجات حرارة عالية، حيث يتولد فرق جهد (أثر نيرنست) عندما يكون تركيز الأكسجين داخليًا وخارجيًا مختلفًا.

• الصناعات المعدنية والزجاجية

• مجس قياس أكسجين المعادن المنصهرة: يُدخل مباشرةً إلى المعادن المنصهرة مثل الصلب المنصهر وسائل النحاس لقياس محتواها من الأكسجين بسرعة.
• مستشعر مستوى الزجاج وفتحة التدفق: مقاوم لتآكل سائل الزجاج، ويُستخدم في التحكم والاتصال بالزجاج المنصهر.

• الطاقة الجديدة والأبحاث العلمية

• خلية وقود أكسيد صلبة: تُستخدم كغشاء إلكتروليتي، حيث تقوم بتوصيل أيونات الأكسجين عند درجات حرارة عالية، وهي المكون الأساسي لتوليد الطاقة في الخلية.
• مفاعل مختبري: يُستخدم في التخليق الكيميائي وأبحاث المواد التي تتطلب بيئات ذات درجات حرارة عالية ومقاومة للتآكل.

• مجالات أخرى

• بطانة مقاومة للتآكل: تُستخدم كبطانة للأنابيب لنقل مساحيق أو عجائن شديدة التآكل.
• أنبوب حماية للأجهزة البصرية: يحمي الألياف البصرية أو العدسات في البيئات القاسية.

المواصفات الفنية