Pourquoi les tubes chauffants en fibre de carbone cassés ne peuvent-ils pas être réutilisés ?

Aujourd'hui, en parcourant des archives, je suis tombé sur la demande d'un ami qui souhaitait savoir si les tubes chauffants endommagés pouvaient être récupérés. Plus précisément, "Les tubes extérieurs cassés des éléments chauffants en fibre de carbone peuvent-ils être reconnectés et continuer à être utilisés ?" Analysons les raisons pour lesquelles les éléments chauffants en fibre de carbone et les tubes chauffants infrarouges en fil de tungstène ne peuvent pas continuer à être utilisés lorsque leurs tubes extérieurs sont fissurés.

Les deux éléments chauffants en fibre de carbone et les tubes chauffants infrarouges à fil de tungstène sont constitués de fils chauffants électriques enfermés dans des tubes de quartz, traités par scellement sous vide ou par introduction de gaz protecteurs.

Les fils chauffants électriques de ces deux types de tubes chauffants sont respectivement constitués de fibre de carbone et de tungstène. Les propriétés de ces matériaux font qu'ils doivent être utilisés sous vide ou dans un environnement gazeux protecteur pour fonctionner correctement.

La fibre de carbone, lorsqu'elle est alimentée à l'air, s'oxyde et perd ses propriétés physiques après avoir atteint une certaine température de surface, ce qui entraîne une combustion rapide. Toutefois, elle peut être utilisée pendant de longues périodes dans des environnements à basse température. Par exemple, les fils de silicone en fibre de carbone utilisés dans les systèmes de chauffage par le sol fonctionnent à une température inférieure à 75 degrés Celsius. Les fils en fibre de carbone ne conviennent que pour des applications civiles dans des domaines à basse température tels que le chauffage par le sol, le chauffage mural, les appareils de chauffage à basse température, les produits de soins de santé et les appareils de physiothérapie à basse température.

Dans les applications industrielles de tubes chauffants électriques, cependant, 75 degrés Celsius ne suffisent pas pour répondre aux exigences opérationnelles. Les propriétés physiques et chimiques de la fibre de carbone sont très stables dans les environnements à basse température, mais instables à haute température. Dans des atmosphères sous vide ou sous gaz protecteur, la fibre de carbone présente des propriétés physiques et chimiques stables, capables de résister à des températures allant jusqu'à 2700 degrés Celsius. C'est pourquoi la fibre de carbone doit être utilisée comme fil électrique chauffant dans un environnement sous vide ou sous gaz protecteur.

Le fil chauffant électrique à l'intérieur des tubes chauffants infrarouges en fil de tungstène est fait de tungstène, un matériau choisi par Edison lors de l'invention de l'ampoule électrique. Le tungstène peut atteindre l'état d'incandescence et émettre de la chaleur et de la lumière dans des environnements sous vide ou sous gaz protecteur.

Le tungstène est un métal réfractaire dont le point de fusion est le plus élevé. Les métaux dont le point de fusion est supérieur à 1650 degrés Celsius et au point de fusion du zirconium (1852 degrés Celsius) sont appelés métaux réfractaires. Les métaux réfractaires typiques sont le tungstène, le tantale, le molybdène, le niobium, le hafnium, le chrome, le vanadium, le zirconium et le titane. Le principal avantage du tungstène réside dans son excellente résistance aux températures élevées et à la corrosion par les métaux alcalins fondus et les vapeurs. Le tungstène ne se volatilise et ne s'oxyde qu'au-dessus de 1000 degrés Celsius en présence d'oxygène. Cependant, il présente également une température de transition ductile-fragile élevée et est difficile à transformer à température ambiante en raison de sa plasticité.

Les métaux réfractaires tels que le tungstène sont largement utilisés dans la métallurgie, l'industrie chimique, l'électronique, les sources lumineuses et les industries mécaniques. En présence d'oxygène, le tungstène s'oxyde et brûle à haute température.

En raison de sa tendance à se sublimer et à s'évaporer à haute température, le tungstène présente souvent un phénomène courant. Par exemple, les ampoules à incandescence, en particulier celles d'une puissance supérieure à 100 watts, développent une substance sombre sur le verre extérieur après un certain temps d'utilisation, qui résulte de la sublimation du tungstène et de son dépôt sur la surface du quartz.

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