I riscaldatori ceramici si dividono principalmente in due tipologie: allumina e nitruro di silicio, con le seguenti caratteristiche:
1. Miniaturizzazione, leggerezza e risparmio energetico; in grado di raggiungere un'elevata densità di potenza ed un elevato rendimento termico, consentendo l'installazione simultanea di elementi riscaldanti di diverse capacità.
2. Eccellenti caratteristiche termiche, dimostrate da velocità di riscaldamento elevate e dalla capacità di raggiungere qualsiasi distribuzione di temperatura.
3. Elevata sicurezza e affidabilità, riflesse in buone prestazioni di isolamento elettrico e caratteristiche di resistenza alla tensione, con resistenza al riscaldamento non ossidante, disconnessione e invecchiamento minimi e buona resistenza alla corrosione.
4. Ampia applicazione, in grado di riscaldare liquidi come acqua e cherosene, nonché solidi come i metalli.
5. Rispettoso dell'ambiente, senza inquinamento o rumore.
Tipi e struttura di base dei riscaldatori ceramici: il materiale ceramico della resistenza riscaldante (pellicola resistiva, foglio resistivo o filo resistivo) è incorporato in ceramica di allumina o nitruro di silicio. Il materiale della resistenza riscaldante e il corpo verde ceramico possono essere integrati tramite co-firing (cottura simultanea), isolandolo completamente dall'aria esterna, con il corpo riscaldante ceramico che fornisce protezione e isolamento.
La co-combustione ad alta temperatura degli elementi riscaldanti in ceramica di allumina prevede la stampa diretta della pasta di resistenza sul corpo verde in ceramica di allumina. Dopo la laminazione e il deceraggio, viene co-cotto ad una temperatura elevata di circa 1600°C per formare un elemento riscaldante integrato a temperatura medio-bassa. La pasta di resistenza è solitamente a base di tungsteno e viene formata in un circuito stampato sul corpo verde in ceramica di allumina attraverso la serigrafia, risultando in un circuito di riscaldamento a film spesso dopo la co-combustione. Pertanto, le prestazioni della pasta a film spesso di tungsteno sono particolarmente importanti. La pasta a film spesso di tungsteno dovrebbe essere costituita da tre parti: fase funzionale, veicolo organico e legante inorganico. La fase funzionale è costituita da particelle di tungsteno, che forniscono conduttività; il veicolo organico forma prevalentemente una sospensione e regola la viscosità della pasta; il legante inorganico garantisce che, dopo la co-cottura, le particelle di tungsteno siano saldamente legate al substrato, formando una fase continua.
Gli elementi riscaldanti in nitruro di silicio di solito comportano il posizionamento di filo di tungsteno o la stampa di altra pasta di resistenza all'interno del corpo formato da nitruro di silicio. Un nuovo tipo di elemento riscaldante piatto viene realizzato pressando una miscela di polvere di resistenza al riscaldamento e polvere di nitruro di silicio, quindi co-combustione a circa 1750°C in un forno di sinterizzazione a pressione sotto pressione di azoto, ottenendo un elemento riscaldante di nitruro di silicio integrato.
I riscaldatori in ceramica hanno un design semplice, riscaldamento rapido, alta affidabilità, buona sicurezza e caratteristiche eccellenti come resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, lunga durata, alta efficienza, risparmio energetico, temperatura uniforme e buona conduttività termica, che li rendono ampiamente utilizzati in settori automobilistico, petrolifero, industriale, medico, dei semiconduttori e degli elettrodomestici.
Nei motori diesel, i riscaldatori ceramici vengono utilizzati come candelette di ausilio all'avviamento, impiegando elementi riscaldanti in nitruro di silicio con riscaldamento rapido ed eccellente durata alle alte temperature, con conseguenti emissioni di scarico più pulite immediatamente dopo l'avviamento.
Negli elementi riscaldanti automobilistici, come i riscaldatori ausiliari per veicoli nelle regioni fredde, gli elementi riscaldanti in nitruro di silicio possono vaporizzare, incendiarsi e bruciare rapidamente carburante. Ciò consente un rapido riscaldamento dell'abitacolo subito dopo l'avviamento del motore e durante le soste al minimo.
Come elementi riscaldanti in ceramica per sensori di ossigeno, i riscaldatori in ceramica vengono utilizzati nei sensori di ossigeno per il rilevamento dei gas di scarico nelle automobili. La maggior parte delle auto con motore a benzina sono dotate di questi elementi riscaldanti. Grazie al loro rapido riscaldamento, migliorano la sensibilità del sensore durante la fase di bassa temperatura di scarico subito dopo l'avvio del motore, contribuendo a ridurre le emissioni di scarico.
Nel settore delle apparecchiature per petrolio e gas, i riscaldatori ceramici vengono utilizzati come elementi riscaldanti di accensione. Nei riscaldatori a cherosene e nelle stufe a gas, forniscono un effetto di accensione stabile senza il suono di scarica e il rumore elettrico dell'accensione a scintilla ad alta tensione e un'area di riscaldamento più ampia.
Per gli elementi riscaldanti a vaporizzazione e combustione, i riscaldatori in ceramica, come gli elementi riscaldanti in allumina nei riscaldatori ad aria calda a cherosene, sfruttano appieno le loro dimensioni ridotte, l'elevata potenza e le caratteristiche di riscaldamento rapido, consentendo la miniaturizzazione dei dispositivi di vaporizzazione e riducendo i tempi di vaporizzazione.
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