Il tubo in zirconia è un componente tubolare realizzato in materiale ceramico di zirconia ad alte prestazioni, che rappresenta una categoria importante di parti ceramiche in zirconia sagomate. Esso incarna le eccellenti caratteristiche dei materiali in zirconia e svolge un ruolo insostituibile in specifici scenari applicativi.
Caratteristiche delle prestazioni
I tubi in zirconia ereditano la maggior parte delle proprietà eccellenti delle ceramiche in zirconia e possiedono alcune funzionalità uniche grazie alla loro geometria tubolare.
- Eccellente prestazione a temperature elevate e isolamento termico
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Stabilità termica elevata: può funzionare stabilmente per lunghi periodi a temperature fino a 1100 °C -1500°C (a seconda del tipo e della proporzione dello stabilizzante) senza facilmente ammorbidirsi o deformarsi.
- Conducibilità termica estremamente bassa: è un materiale isolante avanzato riconosciuto, con una conducibilità termica molto inferiore rispetto alla maggior parte dei metalli e delle ceramiche ossidiche (ad esempio l'allumina). Ciò rende i tubi in zirconia ideali come tubi per forni ad alta temperatura e come guaine termoisolanti.
- Eccellenti prestazioni meccaniche
- Elevata tenacità: Grazie al meccanismo di "indurimento da transizione di fase", i tubi in zirconia presentano una maggiore resistenza all'impatto e alla frattura rispetto ad altri tubi ceramici (come i tubi in allumina) e una migliore resistenza agli urti meccanici e ai colpi termici.
- Elevata resistenza: in grado di sopportare determinate pressioni interne ed esterne e carichi meccanici.
- Eccellente Resistenza alla Corrosione
- Ha un'eccellente resistenza alla maggior parte degli acidi, delle basi, dei metalli fusi e del vetro, senza subire corrosione. Questo permette il suo utilizzo in ambienti chimici estremamente aggressivi.
- Proprietà elettriche particolari
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Conduttività ionica ad alta temperatura: Quando viene drogato con stabilizzanti come l'ossido di ittrio, diventa un conduttore di ioni ossigeno ad alte temperature (solitamente >600 °C ). Questo è il principio fondamentale che ne permette l'uso come componente principale di un sensore di ossigeno.
- Isolamento a temperatura ambiente: È un eccellente isolante elettrico a temperatura ambiente.
- Coefficiente di Espansione Termica Basso
- Il suo coefficiente di espansione termica è vicino a quello di alcuni metalli (ad esempio l'acciaio) e presenta una buona compatibilità termica quando viene assemblato o abbinato a parti metalliche, riducendo così le sollecitazioni termiche.
Vantaggio
- Resistenza integrata alle alte temperature e isolamento: è in grado di sopportare alte temperature autonomamente, isolando efficacemente il trasferimento di calore e proteggendo i componenti esterni.
- Durata e alta affidabilità: in condizioni operative gravose come alte temperature, usura e corrosione, la sua vita utile supera di gran lunga quella delle tubazioni metalliche e delle comuni tubazioni in ceramica, riducendo la frequenza di fermi macchina e sostituzioni.
- Inerzia chimica: non contamina i materiali trattati (ad esempio materiali ad alta purezza e materiali fusi), garantendo la pulizia del processo.
- Multifunzionalità: svolge contemporaneamente la funzione di componente strutturale e di componente funzionale (ad esempio conduzione di ioni ossigeno, finestre ottiche, ecc.).
Ambito di applicazione
Le proprietà uniche dei tubi in zirconia ne fanno un componente fondamentale in diversi settori ad alta tecnologia e industriali.
- Forni industriali ad alta temperatura e apparecchiature per la sinterizzazione
- Tubo forno: utilizzato nei forni a vuoto e nei forni atmosferici, come portamateriale o camera di reazione, in grado di sopportare temperature di esercizio estremamente elevate.
- Tubo di protezione per termocoppia: protegge la termocoppia interna dalla corrosione diretta da parte di metalli fusi e atmosfere aggressive, garantendo accuratezza e lunga durata nella misurazione della temperatura.
- Barre rulli per forni a piatto mobile e forni a rulli: grazie all'elevata resistenza meccanica a caldo e alla resistenza al creep, possono essere utilizzate per sostenere il trasporto dei pezzi all'interno dei forni.
- Sensori (aree applicative principali)
- Sensore di ossigeno: questa è l'applicazione più classica. Utilizzato ampiamente in:
- Motore automobilistico: rileva il contenuto di ossigeno nei gas di scarico, fornendo segnali di retroazione all'unità di controllo elettronico, consentendo un controllo preciso del rapporto aria-carburante (sensore Lambda).
- Controllo della combustione industriale: Monitorare il contenuto di ossigeno dei gas di scarico in caldaie, forni, ecc., ottimizzare la combustione e risparmiare energia.
- Trattamento termico dei metalli: Controllare il potenziale di carbonio dell'atmosfera del forno.
- Principio di funzionamento: Sfruttando le caratteristiche di conduzione degli ioni di ossigeno nei tubi in zirconia a temperature elevate, si genera una differenza di potenziale (effetto Nernst) quando la concentrazione di ossigeno all'interno e all'esterno del tubo è diversa.
- Metallurgia e industria del vetro
- Sonda per ossigeno in metallo fuso: inserita direttamente nel metallo fuso, come acciaio fuso e rame liquido, per misurare rapidamente il suo contenuto di ossigeno.
- Sensore di livello del vetro e foro di flusso: resistente all'erosione del liquido vetreo, utilizzato per il controllo e il contatto con il vetro fuso.
- Nuove energie e ricerca scientifica
- Cella a combustibile a ossido solido: Come membrana elettrolitica, conduce ioni di ossigeno a temperature elevate ed è il componente principale per la generazione di energia della cella.
- Reattore di laboratorio: utilizzato per la sintesi chimica e la ricerca sui materiali che richiedono ambienti ad alta temperatura e resistenti alla corrosione.
- Rivestimento resistente all'usura: utilizzato come rivestimento per tubazioni per il trasporto di polveri o sospensioni altamente abrasive.
- Tubo di protezione per dispositivi ottici: protegge le fibre ottiche o le lenti in ambienti difficili.
Specificativi tecnici
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