انرژیکس (EnergX) - غلاف‌های ترموکوپل به عنوان پوشش‌های محافظ عمل کرده و وظیفه اصلی آن‌ها حفاظت از المان اندازه‌گیری دما در برابر شوک حرارتی، خوردگی، اکسیداسیون و سایش مکانیکی است. انتخاب جنس مناسب برای غلاف اهمیت بالایی دارد، زیرا مستقیماً بر دقت، طول عمر و قابلیت اطمینان اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد.

---

مواد سرامیکی پرکاربرد در غلاف ترموکوپل

آلومینا (Alumina – Al₂O₃)

• معادل فارسی: آلومینا یا اکسید آلومینیوم
• محدوده دمای کاری: تا حدود ۱۷۰۰ سلسیوس
• توضیح فنی: آلومینا خالص (۹۹٫۷٪) می‌تواند حتی تا 1800 سلسیوس هم پایدار بماند، اما در محیط‌های خورنده یا در دماهای نوسانی این مقدار کمتر است.
• ویژگی‌ها: مقاومت بالا در برابر خوردگی و شوک حرارتی، پایداری شیمیایی عالی، در دسترس و مقرون‌به‌صرفه
• کاربردها: کوره‌های صنعتی، صنایع شیشه، متالورژی پودر

سیلیسیم کاربید (Silicon Carbide – SiC)

• معادل فارسی: سیلیسیم کاربید یا کاربید سیلیسیوم
• محدوده دمای کاری: تا حدود ۱۶۰۰ سلسیوس
• نکته تکمیلی: در اتمسفر بی‌اثر یا کاهش‌دهنده حتی می‌تواند تا حدود 1650 سلسیوس هم دوام بیاورد.
• ویژگی‌ها: هدایت حرارتی بالا، استحکام مکانیکی مناسب، مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی
• کاربردها: صنایع فولاد و ریخته‌گری، کوره‌های با تغییرات دمای سریع

سیلیسیم نیترید (Silicon Nitride – Si₃N₄)

• معادل فارسی: سیلیکون نیترید یا نیترید سیلیسیوم
• محدوده دمای کاری: حدود ۱۴۰۰–۱۵۰۰ سلسیوس
• ویژگی‌ها: مقاومت در برابر مذاب‌های فلزی، استحکام بالا و ضد ترشوندگی نسبت به آلومینیوم
• کاربردها: صنایع آلومینیوم، ریخته‌گری سبک.

سیالون (Sialon – Si-Al-O-N)

• معادل فارسی: سیالون
• محدوده دمای کاری: ۱۲۰۰–۱۶۰۰ سلسیوس (بسته به گرید)
• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی، ترشوندگی کم در مذاب آلومینیوم، مقاومت شیمیایی مناسب
• کاربردها: اندازه‌گیری دمای مذاب آلومینیوم و فلزات غیرآهنی.

مولایت (Mullite – 3Al₂O₃·2SiO₂)

• معادل فارسی: مولایت
• محدوده دمای کاری: تا حدود ۱۷۰۰ سلسیوس
• ویژگی‌ها: در مقایسه با آلومینا، ضریب انبساط پایین‌تری دارد و در شوک حرارتی عملکرد بهتری نشان می‌دهد، سبکی نسبی
• کاربردها: کوره‌های سرامیک، صنایع شیشه، متالورژی.

زیرکونیا (Zirconia – ZrO₂)

• معادل فارسی: زیرکونیا یا اکسید زیرکونیوم
• محدوده دمای کاری: بیش از ۲۰۰۰ سلسیوس (بسته به نوع پایدارکننده)
• نکته تکمیلی: برای پایداری نیاز به پایدارکننده‌هایی مثل Y₂O₃ دارد. در غیر این صورت در دمای پایین‌تر دچار تحول فازی شده و ترک می‌خورد.
• ویژگی‌ها: نقطه ذوب بسیار بالا، مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خوردگی، هدایت حرارتی پایین
• کاربردها: کوره‌های دمای فوق‌العاده بالا، صنایع هوافضا، حسگرهای اکسیژن.

منیزیا (Magnesia – MgO)

• معادل فارسی: منیزیا یا اکسید منیزیم
• محدوده دمای کاری: تا ۲۸۰۰ سلسیوس
• نکته علمی: MgO در اتمسفر قلیایی و احیایی پایداری خوبی دارد، اما در محیط اسیدی یا با وجود رطوبت آسیب‌پذیر است.
• ویژگی‌ها: مقاومت بالا در برابر دما و خوردگی، پایداری در محیط‌های قلیایی
• کاربردها: صنایع فولاد، کوره‌های قوس الکتریکی.

اسپینل (Spinel – MgAl₂O₄)

• معادل فارسی: اسپینل یا منیزیا ـ آلومینا اسپینل
• محدوده دمای کاری: تا حدود ۱۸۰۰  سلسیوس
• ویژگی‌ها: ترکیب مقاومت مکانیکی مناسب و پایداری شیمیایی بالا
• کاربردها: صنایع متالورژی، محیط‌های خورنده.

کوردیریت (Cordierite – 2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)

• معادل فارسی: کوردیریت
• محدوده دمای کاری: حدود ۱۲۰۰–۱۳۰۰ سلسیوس
• ویژگی‌ها: ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین، مقاومت خوب در برابر شوک حرارتی
• کاربردها: کوره‌های سبک، صنایع سرامیک.

کوارتز (Quartz – SiO₂)

• معادل فارسی: کوارتز یا سیلیس
• محدوده دمای کاری: حدود ۱۱۰۰–۱۲۰۰ سلسیوس
• نکته علمی: در بالای 573 سلسیوس دچار تغییر فازی می‌شود که محدودیت استفاده طولانی‌مدت ایجاد می‌کند.
• ویژگی‌ها: شفافیت بالا به امواج مادون قرمز، مقاومت مناسب در دماهای متوسط
• کاربردها: صنایع شیشه، لامپ‌های حرارتی.

بورون نیترید (Boron Nitride – BN)

• معادل فارسی: بورون نیترید یا نیترید بور
• محدوده دمای کاری: حدود ۱۰۰۰–۱۸۰۰ سلسیوس (بسته به نوع ساختاری)
• توضیح علمی: هدایت حرارتی بالای آن (ویژه در ساختار هگزاگونال) و مقاومت در برابر ترشوندگی مذاب‌های فلزی باعث کاربرد گسترده در ریخته‌گری آلومینیوم می‌شود.
• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر ترشوندگی مذاب فلزات، رسانایی حرارتی خوب، خاصیت روان‌کاری
• کاربردها: صنایع آلومینیوم، قالب‌گیری و ریخته‌گری.

---

پرسش‌های پرتکرار

کدام ماده سرامیکی بیشترین دمای کاری را تحمل می‌کند؟

منیزیا (MgO) و زیرکونیا (ZrO₂) بالاترین دماهای کاری را تحمل می‌کنند و در محیط‌های با دمای فوق‌العاده بالا کاربرد دارند.

چه تفاوتی میان سیالون و سیلیسیم نیترید وجود دارد؟

سیالون در واقع آلیاژی اصلاح‌شده از نیترید سیلیسیم است که با افزودن آلومینیوم و اکسیژن پایداری شیمیایی و مقاومت به شوک حرارتی بیشتری پیدا می‌کند.

برای مذاب آلومینیوم کدام غلاف مناسب‌تر است؟

غلاف‌های سیالون و سیلیسیم نیترید به دلیل خاصیت ترشوندگی پایین و مقاومت بالا در برابر خوردگی انتخاب بهتری هستند.

آیا غلاف‌های سرامیکی چندبار مصرف هستند؟

بله، بسته به نوع ماده و شرایط کاری، برخی از غلاف‌های سرامیکی قابل استفاده مکرر هستند. با این حال، در محیط‌های خورنده یا با تغییرات دمایی شدید عمر آن‌ها کاهش می‌یابد.

چرا کوارتز کمتر از دیگر مواد استفاده می‌شود؟

به دلیل محدودیت دمای کاری (حدود ۱۲۰۰ سلسیوس) و شکنندگی در برابر شوک حرارتی، بیشتر در صنایع خاص مانند شیشه یا نورپردازی حرارتی به کار می‌رود.

مقاله مرتبط: مقایسه جامع غلاف‌های سرامیکی و فلزی در ترموکوپل‌ها: انتخاب مناسب برای صنایع مختلف

---

نتیجه‌گیری

انتخاب جنس مناسب برای غلاف ترموکوپل یک تصمیم حیاتی در طراحی سیستم‌های اندازه‌گیری دما در صنایع مختلف است. هر یک از مواد سرامیکی ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند که با توجه به نوع مذاب، محدوده دمایی، شوک حرارتی و شرایط شیمیایی محیط باید انتخاب شوند. استفاده درست از این مواد باعث افزایش دقت اندازه‌گیری، طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های عملیاتی خواهد شد.

محصولات مرتبط: ترموکوپل سرامیکی صنعتی