Tube céramique en zircone ZrO2 de précision pour isolation thermique industrielle à haute température

Le tube en zircone est un composant tubulaire fabriqué à partir de matériau céramique en zircone haute performance, qui constitue une catégorie importante de pièces céramiques en zircone façonnées. Il met en valeur les excellentes caractéristiques des matériaux en zircone et joue un rôle irremplaçable dans des scénarios d'application spécifiques.

Caractéristiques de performance

Les tubes en zircone héritent de la plupart des propriétés exceptionnelles des céramiques en zircone et possèdent certaines fonctionnalités uniques dues à leur géométrie tubulaire.

• Excellentes performances à haute température et isolation thermique

• Stabilité à haute température : il peut fonctionner de manière stable pendant une longue période à des températures allant jusqu'à 1100 °C -1500°C  (selon le type et la proportion du stabilisant), et ne se ramollit ni ne se déforme facilement.
• Conductivité thermique extrêmement faible : c'est un matériau d'isolation avancé reconnu, dont la conductivité thermique est bien inférieure à celle de la plupart des métaux et des céramiques oxydes (comme l'alumine). Cela fait des tubes en zircone des tubes de four à haute température et des manchons d'isolation thermique idéaux.

• Excellentes performances mécaniques

• Grande ténacité : Grâce au mécanisme de « durcissement par transition de phase », les tubes en zircone présentent une résistance supérieure aux chocs et à la rupture par rapport à d'autres tubes céramiques (comme les tubes en alumine), ainsi qu'une meilleure résistance aux chocs mécaniques et aux chocs thermiques.
• Haute résistance : capable de supporter certaines pressions internes et externes ainsi que des charges mécaniques.

• Excellente résistance à la corrosion

• Présente une excellente résistance à la plupart des acides, des alcalis, des métaux fondus et du verre, et ne subit pas de corrosion. Cela lui permet d'être utilisée dans des environnements chimiques extrêmement agressifs.

• Propriétés électriques particulières

• Conductivité ionique à haute température : Lorsqu'elle est dopée avec des stabilisants tels que l'oxyde d'yttrium, elle devient un conducteur d'ions oxygène à haute température (généralement >600 °C ). C'est le principe fondamental qui sous-tend son utilisation comme composant central d'un capteur d'oxygène.
• Isolation à température ambiante : Elle constitue un excellent isolant électrique à température ambiante.

• Faible coefficient de dilatation thermique

• Son coefficient de dilatation thermique est proche de celui de certains métaux (comme l'acier), et il présente une bonne compatibilité thermique lorsqu'il est assemblé ou associé à des pièces métalliques, ce qui permet de réduire les contraintes thermiques.

Avantage

• Résistance intégrée aux hautes températures et isolation : il peut supporter seul des températures élevées, isoler efficacement le transfert de chaleur et protéger les composants externes.
• Longévité et haute fiabilité : dans des conditions de fonctionnement difficiles telles que les hautes températures, l'usure et la corrosion, sa durée de vie dépasse largement celle des tubes métalliques et des tubes en céramique ordinaires, réduisant ainsi la fréquence des arrêts et des remplacements.
• Inertie chimique : il ne contamine pas les matériaux traités (tels que les matériaux de haute pureté ou les matériaux fondus), garantissant la propreté du procédé.
• Multifonctionnalité : il constitue à la fois un élément structurel et un élément fonctionnel (comme la conduction d'ions oxygène, les fenêtres optiques, etc.).

Domaine d'application

Les propriétés uniques des tubes en zircone en font un composant essentiel dans de nombreux domaines industriels et de haute technologie.

• Fours industriels à haute température et équipements de frittage

• Tube de four : utilisé dans les fours sous vide et les fours à atmosphère contrôlée, comme porte-échantillon ou chambre de réaction, capable de supporter des températures de fonctionnement extrêmement élevées.
• Tube de protection de thermocouple : protège le thermocouple interne de la corrosion directe par les métaux en fusion et les atmosphères corrosives, garantissant la précision et la longévité de la mesure de température.
• Barres de rouleaux pour fours à plaques poussées et fours à rouleaux : grâce à leur résistance mécanique à haute température et à leur résistance au fluage, elles peuvent être utilisées pour supporter le transport des pièces dans les fours.

• Capteurs (domaines d'application principaux)

• Capteur d'oxygène : c'est l'application la plus classique. Utilisé couramment dans :
• Moteur automobile : détecte la teneur en oxygène des gaz d'échappement, fournit des signaux de retour à l'unité de contrôle électronique et permet une régulation précise du rapport air-carburant (sonde Lambda).
• Contrôle de la combustion industrielle : Surveiller la teneur en oxygène des gaz d'échappement dans les chaudières, fours, etc., optimiser la combustion et économiser l'énergie.
• Traitement thermique des métaux : Contrôler le potentiel carbone de l'atmosphère du four.
• Principe de fonctionnement : En exploitant les caractéristiques de conduction des ions d'oxygène dans les tubes en zircone à haute température, une différence de potentiel (effet Nernst) est générée lorsque la concentration en oxygène à l'intérieur et à l'extérieur du tube est différente.

• Métallurgie et industrie du verre

• Sonde d'oxygène pour métal liquide : insérée directement dans du métal liquide tel que l'acier en fusion ou le cuivre en fusion, afin de mesurer rapidement sa teneur en oxygène.
• Capteur de niveau de verre et trou d'écoulement : résistant à l'érosion par le liquide de verre, utilisé pour le contrôle et le contact avec le verre en fusion.

• Nouvelles énergies et recherche scientifique

• Pile à combustible à oxyde solide : En tant que membrane électrolytique, elle conduit les ions d'oxygène à haute température et constitue le composant central de production d'électricité de la pile.
• Réacteur de laboratoire : utilisé pour la synthèse chimique et la recherche sur les matériaux nécessitant des environnements à haute température et résistants à la corrosion.

• Autres domaines

• Revêtement résistant à l'usure : utilisé comme revêtement de canalisation pour transporter des poudres ou des boues hautement abrasives.
• Tube de protection pour dispositif optique : protège les fibres optiques ou les lentilles dans des environnements difficiles.

Spécifications techniques