01. August 2020

Hexoloy® Siliziumkarbid-Rohre zum Schutz Ihres Temperatursensors

Temperatursensoren liefern wichtige Daten für viele kritische Systeme. Bei vielen Anwendungen sind diese Sensoren rauen Umgebungen ausgesetzt und müssen daher geschützt werden, um den sicheren und normalen Betrieb des Systems zu gewährleisten. Im Idealfall wird der Schutz des Temperatursensors vor der rauen Umgebung die Betriebsparameter des Sensors nicht wesentlich verändern. Präzise und genaue Messungen sind für eine optimale Systemleistung in der Regel unabdingbar. In Umgebungen mit höheren Temperaturen und abrasiven Partikeln, Hexoloy® Rohre bieten unübertroffenen Schutz, ohne die Sensorgenauigkeit zu beeinträchtigen.
Das alte Paradigma traditioneller Keramiken und duktiler Metalle als Schutzhüllen für Thermoelemente wird durch eine neue Klasse von Siliziumcarbid (SiC) in Frage gestellt. Hexoloy® Alpha-Siliziumcarbid ist ein einphasiges Siliziumcarbidprodukt, das extrem rein und gleichmäßig ist. Siliciumcarbid wird seit 1893 wegen seiner Härte in Massenproduktion hergestellt, aber Reinheit und Porosität waren schon immer einschränkende Faktoren. Das alte Paradigma traditioneller Keramiken und duktiler Metalle als Schutzhüllen für Thermoelemente wird durch eine neue Klasse von Siliziumcarbid (SiC) in Frage gestellt.
Saint-Gobain Ceramic Materials leistet seit über 20 Jahren einen wichtigen Beitrag zur Herstellung von Thermoelementschutzrohren aus Siliziumkarbid. Verbesserungen im Sinterprozess haben zu einem noch nie dagewesenen Reinheitsgrad geführt, der die Leistung des Materials verbessert hat. In den rauesten, korrosivsten und abrasivsten Umgebungen übertrifft Hexoloy® herkömmliche handelsübliche Keramiken und Metalllegierungen.
Die Produkte von Saint Gobain Specialty Ceramics ermöglichen es Kunden, schwierige Probleme in den Bereichen thermische und chemische Verarbeitung, industrielle Messtechnik, Temperaturmessung, Hartlöten, Gleitringdichtungen, Halbleiterverarbeitung, Sandstrahlen und Anwendungen zur Erzeugung erneuerbarer Energien zu lösen. Das Portfolio von Specialty Ceramics umfasst mehr als ein Dutzend Produkte, die unter bekannten Marken vertrieben werden: Hexoloy®-Materialien, Norbide®-Düsen, Noralide®-Materialien, Silit®-Materialien, Advancer

Hexoloy® wird durch druckloses Sintern von Submikron hergestellt Siliziumcarbid Pulver in einem eigenen Extrudierverfahren. Der Sinterprozess führt zu einem selbstgebundenen, feinkörnigen (weniger als 10 µm) SiC-Produkt. Die Dichten der gebrannten Teile liegen durchweg über 95 % der theoretischen Dichte von Siliziumkarbid (3.21 g/cm²).3). Extrem hart und leicht, Hexoloy® hat eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion, hohe Temperaturen und Thermoschock bei gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit. Das macht Hexoloy® ein ideales Material für Temperatursensorrohre in einer Vielzahl von traditionell anspruchsvollen Umgebungen wie Verbrennungsanlagen, chemischen Prozessen und Öfen.

Aufgrund seiner hohen Dichte, geringen Porosität und chemischen Inertheit hat Hexoloy® eine universelle Korrosionsbeständigkeit, d. h. es ist für fast alle chemisch korrosiven Umgebungen geeignet. Aufgrund einer Siliziumdioxidschicht, die sich nach dem Sintern bildet, weist es eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit auf. Es kann in Gegenwart von heißen Flüssigkeiten oder Gasen, starken Säuren, Basen oder Oxidationsmitteln verwendet werden. Da Hexoloy®-Thermoelementschutzrohre ohne Bindemittel hergestellt werden, verunreinigen sie keine Prozessmedien und eignen sich daher für hochreine Prozessanwendungen.

Eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die fünfmal so hoch ist wie die von Aluminiumoxid, bedeutet, dass kleine Temperaturänderungen mit hoher Messgeschwindigkeit und ohne Hysterese genau erfasst werden können. Hexoloy® hat außerdem einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der den Einsatz bei extrem hohen Temperaturen von bis zu 1.950°C (je nach Anwendung) ermöglicht. Hexoloy® kann plötzlichen Temperaturschwankungen besser widerstehen als Wolframkarbid, Aluminiumoxid und reaktionsgebundenes Siliziumnitrid und ist dabei resistent gegen Temperaturschocks. Im Allgemeinen machen diese thermischen Eigenschaften Hexoloy® zu einer vielversprechenden Alternative zu duktilen Metallen in Hochtemperaturanwendungen.

Neben seinen hervorragenden chemischen und thermischen Eigenschaften hat Hexoloy® eine außergewöhnliche Härte von 2.800 kg/mm2. Damit ist es 50% härter als Wolframkarbid. Mit einer spezifizierten Verschleißrate (Stift auf Scheibe) von SiC gegenüber SiC 1x10-9 mm2/kg und einem Reibungskoeffizienten (Stift auf Scheibe) SiC gegenüber SiC 0,2 eignet sich Hexoloy hervorragend für Anwendungen mit hohem Abrieb oder Gleitverschleiß. Selbst bei Temperaturen von bis zu 1.650°C in Luft oder bis zu 1.950°C in Argon/Stickstoff hält Hexoloy® dem Abrieb stand und ist damit ideal für Müllverbrennungsanlagen, Gas-, Öl-, Kohle- oder Biomassefeuerungen. Hexoloy® ist aber auch leicht: Es wiegt 40% mehr als Stahl und etwa genauso viel wie Aluminium.

Hexoloy hat im gebrannten Zustand eine Oberflächengüte von 32-64 Mikrozoll. Die ausgezeichnete Oberflächengüte von Hexoloy in Verbindung mit einer strengen Maßkontrolle führt zu Teilen, die nur wenig bis gar keine Bearbeitung oder Feinschleifen erfordern. Die Massenproduktion von Thermoelementrohren mit komplexen Formen durch Strangpressen und Druckumformen ist möglich. Die Verfestigung durch Sintern bei Temperaturen über 2.000°C führt zu einem einphasigen, feinkörnigen Siliziumkarbidprodukt, das extrem rein und gleichmäßig ist und praktisch keine Porosität aufweist. Hexoloy®-Rohre für Temperatursensoren sind in einer Vielzahl von Durchmessern und Längen erhältlich, die auf die Parameter und Einschränkungen der Anwendung abgestimmt sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination der thermischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften von Hexoloy® es in einzigartiger Weise für den Schutz von Temperatursensorrohren in schwierigen Umgebungen qualifiziert. Diese Eigenschaften sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit und die geringe Wärmeausdehnung von Hexoloy machen es zum perfekten Material für den Schutz eines Temperatursensors auf engem Raum, das dennoch eine schnelle und genaue thermische Reaktion ermöglicht.

In dem Maße, in dem die Technologie voranschreitet und chemische Prozessoren, Verbrennungsanlagen und andere Systeme immer präziser und effizienter werden, müssen sich auch die mit diesen Systemen verbundenen Werkstoffe in ihrer Leistung weiterentwickeln. Hexoloy® ist ein Material der nächsten Generation, das für den präzisen Einsatz in einer Vielzahl von Umgebungen und bei hohen Temperaturen entwickelt wurde. Es bietet die Leistung und den Schutz, den Thermoelemente in Systemen der nächsten Generation benötigen.