В различных электрических нагревательных приборах, от бытовых электрических печей и нагревательных трубок до промышленного нагревательного оборудования, работающего непрерывно при высоких температурах, почти все керамические резистивные стержни изготавливаются из оксида алюминия (Эл₂O₃), особенно из высокочистого оксида алюминия (96% или 99%). Это явление объясняется не привычным использованием в промышленности, а тем, что оксид алюминия обладает чрезвычайно сбалансированными характеристиками по различным параметрам, таким как электрическая изоляция, безопасность и надежность, высокотемпературные характеристики, теплопроводность, стоимость и зрелость технологического процесса производства. В качестве основного материала резистивных стержней он не только выдерживает высокие температуры и эффективно изолирует электрический ток, но и обладает достаточной прочностью и теплоотводящими свойствами, что выделяет его среди многих керамических материалов.
Неоспоримое преимущество оксида алюминия в качестве основного материала резистивных стержней.
Электрическая изоляция и термостойкость: важнейшие основополагающие принципы работы резисторных стержней.
Роль керамических резистивных стержней заключается в изоляции электрического тока и передаче тепла от внутренней резистивной проволоки наружу. Оксид алюминия является превосходным электроизолятором; даже при высоких температурах (например, выше 1000 °C) он эффективно изолирует ток между резистивной проволокой и внешней металлической оболочкой или заземляющим элементом, предотвращая утечку тока и короткие замыкания и обеспечивая безопасное использование. Именно это свойство в основном и определило его основное назначение.
Умеренная теплопроводность: не самая высокая, но наиболее подходящая для резистивных стержней.
Хотя теплопроводность оксида алюминия не самая высокая среди всех керамических материалов, его теплопроводность точно находится в оптимальном диапазоне. Если теплопроводность слишком низкая, внутренний нагревательный элемент сгорит из-за накопления тепла; если она слишком высокая, это приведет к слишком быстрому локальному падению температуры, что не способствует общему контролю температуры.
Теплопроводность оксида алюминия, составляющая приблизительно 20–30 Вт/м·К, позволяет теплу рассеиваться естественным образом, не вызывая чрезмерных тепловых потерь. Кроме того, хотя его коэффициент теплового расширения не совсем совпадает с коэффициентом теплового расширения металлической проволоки сопротивления, спиральная структура проволоки сопротивления может компенсировать разницу в расширении, позволяя всему компоненту сохранять стабильность во время термических циклов.
Химическая стабильность и преимущества в производстве: ключевые факторы, определяющие крупномасштабное применение.
При воздействии водяного пара, дымовых газов, масляных пятен и даже некоторых промышленных атмосфер оксид алюминия проявляет чрезвычайно высокую химическую инертность и не подвержен коррозии или деградации, что продлевает срок службы резистивных стержней. С точки зрения производства, это одна из наиболее зрелых конструкционных керамических материалов. Каждый этап, от подготовки порошка, гранулирования и формования до спекания, имеет крупномасштабную промышленную основу, позволяющую эффективно производить керамические трубки различных спецификаций.
Высокая производительность, низкая себестоимость и стабильное массовое производство сами по себе являются формой конкурентоспособности, что делает глинозем оптимальным выбором с точки зрения комплексных характеристик и экономичности.
