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Cos' è il tubo di platino-rodio

Cos' è il tubo di platino-rodio

2023-09-14

Un tubo di platino rodio è platino legato con rodio e trafilato o fabbricato in una sezione cava. L'aggiunta di rodio innalza il punto di fusione, irrigidisce il metallo e mantiene la superficie stabile all'aria a temperature in cui la maggior parte dei metalli sta già reagendo. La forma tubolare viene scelta quando il materiale deve mantenere una forma a quella temperatura, con il processo su un lato della parete e l'atmosfera del forno sull'altro.

Platinum rhodium tubes as supplied, packaged in clear protective sleeves with the mill label and the end caps fitted

Notare cosa non dice quella descrizione. È la stessa lega che viene trafilata in filo, ed è la sezione cava l'unica cosa che è cambiata. Questa singola differenza sposta il materiale in un diverso insieme di decisioni, e quelle decisioni sono ciò di cui tratta il resto di questa pagina.

I Gradi e i Due Elementi di Lega

I prodotti elencati da DLX in questa famiglia sono platino puro, platino-iridio e platino-rodio, nelle composizioni sottostanti. Il punto di fusione e la densità sono i valori pubblicati per questa gamma di prodotti.

Materiale Punto di fusione Densità
Pt puro (99,99 %) 1.772 °C 21,45 g/cm³
Pt-Rh 5 % 1.830 °C 20,70 g/cm³
Pt-Rh 10 % 1.860 °C 19,80 g/cm³
Pt-Ir 5 % 1.790 °C 21,49 g/cm³
Pt-Ir 10 % 1.800 °C 21,53 g/cm³
Pt-Ir 20 % 1.840 °C 21,81 g/cm³
Pt-Ir 25 % 1.840 °C 21,70 g/cm³
Pt-Ir 30 % 1.850 °C 22,15 g/cm³
Rh puro (99,99 %) 1.963 °C 12,44 g/cm³

Due aggiunte svolgono lavori diversi, e la gamma è divisa tra di esse per questo motivo. L'iridio mantiene alta la densità e indurisce il metallo, che è per cosa viene acquistata una piccola parte che non deve deformarsi. Il rodio innalza il punto di fusione ed è l'aggiunta utilizzata dove la parte deve funzionare al top della gamma, motivo per cui il grado al 10% di rodio è quello su cui si basa questo prodotto.

Il peso della lega merita di essere notato prima di ogni altra cosa. A circa 20 g/cm³ un tubo è circa il doppio della densità di un tubo in acciaio inossidabile delle stesse dimensioni, quindi un conto materiali scritto per volume sottostimerà il metallo richiesto di un fattore di circa due.

La Proprietà che Decide la Scelta, e una Spesso Riportata Erroneamente

Il platino-rodio viene acquistato per la stabilità a temperatura, non per la conduzione. I dati pubblicati per la lega al 10% di rodio danno una conducibilità termica di 38 W/m·K a 23 °C, che è una cifra bassa per un metallo. La stessa lega conduce elettricità con una resistività da 18,4 a 19,2 µΩ·cm, che è alta rispetto al rame.

Descrivere il materiale come un eccellente conduttore di calore o elettricità inverte il motivo del suo utilizzo. Ciò che offre in realtà è l'inerzia chimica e la stabilità dell'uscita termoelettrica per lunghi periodi ad alta temperatura, e queste sono le proprietà che contano nei compiti per cui viene acquistato.

Proprietà Valore pubblicato per Pt-Rh 10 %
Conducibilità termica a 23 °C 38 W/m·K
Resistività elettrica 18,4 - 19,2 µΩ·cm
Densità 19,97 g/cm³
Intervallo di fusione 1.830 - 1.855 °C
Resistenza alla trazione 320 - 620 MPa
Allungamento a rottura inferiore al 35 %
Durezza, Brinell 90 - 165
Coefficiente di temperatura 0,0017 K-1
Cosa Aggiunge la Forma Tubolare Rispetto al Filo

La stessa lega viene fornita come filo, e i due non sono intercambiabili. Un filo viene acquistato in base a un diametro e una lunghezza. Un tubo viene acquistato in base a un diametro esterno, uno spessore della parete, una lunghezza e una rettilineità, e la parete è ciò che lo separa da un filo della stessa lega.

Dimensione Cosa decide
Diametro esterno Se il tubo si adatta al raccordo, al foro o alla testa di protezione in cui sta entrando
Spessore della parete La caduta di temperatura attraverso la parete e quanto dura il tubo prima che la parete venga consumata
Diametro interno Cosa passa attraverso di esso e se il tubo è un condotto o una guaina
Lunghezza Se il tubo è un componente corto o una guaina di protezione a tutta lunghezza
Rettilineità Se il tubo può essere sigillato o inserito in un foro senza essere raddrizzato, il che lo incrudisce
Concentricità della parete La resistenza del pezzo finito, perché una parete eccentrica è una parete sottile da un lato
Forma di fornitura Lunghezze dritte o arrotolate, che derivano dal diametro e dalla lega

Il tubo ha due superfici ed entrambe sono in servizio. Su una guaina di protezione l'esterno è rivolto verso l'atmosfera del forno e l'interno contiene la termocoppia e il suo isolamento. Su un componente per la fusione del vetro l'interno trasporta la massa fusa e l'esterno viene riscaldato. Questa è la differenza rispetto a un filo o a un tondino, dove solo l'esterno è esposto, ed è il motivo per cui lo spessore della parete appare sulla linea d'ordine come una proprietà, non semplicemente come una dimensione.

Cosa Viene Specificato sull'Ordine
Articolo Valore o requisito Dove viene confermato
Materiale Platino puro, platino-iridio o platino-rodio, con contenuto di rodio o iridio L'analisi del lotto, sul documento di ispezione
Grado di metallo raffinato ASTM B561 copre il platino raffinato nei gradi 99,95 e 99,99, e ASTM B616 copre il rodio raffinato Il certificato del metallo in ingresso
Materiale di grado termocoppia ASTM E1159 copre i materiali per termocoppie in leghe platino-rodio e platino, e stabilisce il contenuto di rodio del grado 10% a 10,00 ± 0,05 % L'analisi, dove il tubo viene acquistato come materiale per termocoppia
Diametro esterno, parete, lunghezza Secondo disegno, quotato rispetto alla tolleranza di consegna Registrazione di ispezione del lotto
Tempra o durezza Come fornito, poiché la formatura incrudisce la lega Risultato meccanico sul documento di ispezione
Documento di ispezione EN 10204 3.1 Emeso con il lotto

Le dimensioni pubblicate per questo prodotto sul sito DLX sono un diametro esterno da 0,2 mm a 20 mm e uno spessore della parete da 0,015 mm a 2 mm, da 10 mm di lunghezza in su e secondo disegno. Oltre a ciò non ci sono dati di catalogo da citare: l'analisi e i risultati meccanici sono confermati sul documento di ispezione del lotto di provenienza, che è la stessa posizione di qualsiasi altro prodotto di questa famiglia senza dati di catalogo.

Dove Viene Utilizzato

Le applicazioni rientrano in due gruppi, e la divisione segue la scelta della lega, non il nome del prodotto.

Applicazione Forma che assume il materiale Perché platino-rodio
Bocchette per fibra di vetro Una piastra forata con molti piccoli tubi, mantenuta a temperatura mentre il vetro fuso viene tirato attraverso La lega mantiene la sua forma e resiste alla massa fusa alla temperatura alla quale il vetro deve essere mantenuto
Avvolgimenti e resistenze per forni ad alta temperatura Filo e nastro, nella stessa atmosfera del tubo Stabilità della resistenza a temperature superiori a 1.800 °C
Crogioli e attrezzature per la fusione di metalli preziosi e vetro Vasi aperti e tubi Inerzia verso la massa fusa, senza contaminazione della carica
Protezione per termocoppie e attrezzature di laboratorio Tubo utilizzato come guaina o componente Inerzia all'aria ad alta temperatura
Fasce di marcatura radiopaca, anelli elettrodi, dispositivi per il ritmo cardiaco e cateteri Piccoli componenti lavorati o trafilati L'estremità preziosa di questa gamma, dove la radiopacità e la biocompatibilità sono il requisito

L'ultima riga merita una nota, perché è la riga in questo elenco di prodotti che sembra appartenere a un prodotto diverso. L'elenco per il tubo Pt-Rh nomina marcatura radiopaca, anelli elettrodi, dispositivi per la gestione del ritmo cardiaco e cateteri come sue applicazioni, mentre il titolo del prodotto nomina attrezzature di laboratorio e produzione di termocoppie. Entrambi sono usi reali della famiglia, ma le parti mediche sono l'estremità platino-iridio della gamma, dove la densità e la durezza sono il punto, e i gradi di rodio sono l'estremità ad alta temperatura. Un acquirente che necessita di una banda di marcatura e un acquirente che necessita di una guaina per forno non dovrebbero leggere la stessa riga, e le due richieste vengono quotate separatamente.

Cosa Attacca il Platino ad Alta Temperatura

La lega è inerte verso molti ambienti finché non è presente un contaminante specifico, e il guasto che ne consegue è silenzioso.

Contaminante o condizione Cosa succede Cosa fare al riguardo
Silicio, fosforo, zolfo e arsenico, inclusi i loro vapori da isolanti e refrattari Si legano al platino e lo rendono fragile; il pezzo può guastarsi al confine del grano molto prima che si avvicini il punto di fusione Tenere il tubo lontano da questi materiali e chiedere consiglio prima di inserirlo in un forno esistente, invece di presumere che la classificazione di temperatura lo risolva
Atmosfera riducente o carbonio ad alta temperatura La reazione superficiale cambia e l'uscita termoelettrica si allontana dalla curva originale Confermare l'atmosfera, perché lo stesso tubo che funziona all'aria potrebbe non mantenere la sua lettura in un gas riducente
Impurità traccia raccolte dagli isolanti L'uscita EMF deriva, il che si manifesta come un errore di misurazione, senza danni visibili Il tipo B ha platino-rodio su entrambe le gambe, quindi è meno sensibile all'assorbimento di impurità traccia rispetto al tipo R o S, motivo per cui viene scelto in forni contaminati
Lavoro meccanico in servizio, inclusa la raddrizzatura La lega si incrudisce e il pezzo diventa meno tollerante a ulteriori lavorazioni Ordinare la lunghezza e la rettilineità in modo che non sia necessaria alcuna raddrizzatura in loco
Vapore da un processo vicino La contaminazione non deve provenire dall'interno del forno Verificare cos'altro è nella stessa camera prima che il tubo venga impegnato
I Tipi di Termocoppie Serviti da Questo Materiale

Dove il tubo viene acquistato come materiale per termocoppia, la scelta della lega corrisponde alle designazioni alfanumeriche, e la corrispondenza è fissata dagli standard.

Tipo Gamba positiva Gamba negativa Nota
Tipo S Pt-Rh 10 % Platino puro Il grado al 10% di rodio in questo elenco
Tipo R Pt-Rh 13 % Platino puro Un contenuto di rodio diverso dal grado sopra elencato
Tipo B Pt-Rh 30 % Pt-Rh 6 % Entrambe le gambe sono leghe platino-rodio, motivo per cui tollera meglio i forni contaminati rispetto agli altri due
Domande che Pongono gli Acquirenti
A cosa serve un tubo di platino rodio?

Due gruppi di compiti. Nell'industria viene utilizzato dove una forma deve mantenere la sua integrità ad alta temperatura all'aria: bocchette per fibra di vetro, avvolgimenti e supporti per forni, crogioli e attrezzature per la fusione, e guaine di protezione per termocoppie. Nei dispositivi medici la stessa famiglia fornisce piccoli componenti come bande di marcatura radiopaca, anelli elettrodi e parti di cateteri, che si trovano all'estremità platino-iridio della gamma.

Perché il platino viene legato con il rodio?

Per innalzare il punto di fusione e mantenere la superficie stabile all'aria ad alta temperatura. L'intervallo di fusione pubblicato per la lega al 10% di rodio è di 1.830-1.855 °C, rispetto ai 1.772 °C per il platino puro. Il rodio stabilizza anche l'uscita termoelettrica per lunghi periodi, motivo per cui la lega è la scelta standard per le termocoppie utilizzate come strumenti di riferimento.

Il platino rodio è un buon conduttore di calore?

No, e questo è il punto più spesso riportato erroneamente. La conducibilità termica pubblicata della lega al 10% di rodio è di 38 W/m·K a 23 °C, che è un valore basso per un metallo, e la sua resistività è superiore a quella del rame. La lega viene scelta per l'inerzia e la stabilità a temperatura, non per la conduzione.

Quali dimensioni sono disponibili per questo tubo?

Questo prodotto è elencato da 0,2 mm a 20 mm di diametro esterno con una parete da 0,015 mm a 2 mm, tagliato da 10 mm di lunghezza e fornito secondo disegno. Poiché lo spessore della parete determina la durata del pezzo e il diametro esterno determina l'adattamento, entrambi devono essere inclusi nella richiesta, non solo uno dei due.

Come viene confermata l'analisi?

Sul documento di ispezione emesso con il lotto. ASTM B561 copre il platino raffinato nei gradi 99,95 e 99,99 e ASTM B616 copre il rodio raffinato, quindi il metallo in ingresso viene certificato prima che venga prodotta la lega, e ASTM E1159 stabilisce il contenuto di rodio del grado 10% a 10,00 ± 0,05 % quando il tubo viene acquistato come materiale per termocoppia. Il documento viene emesso in formato EN 10204 3.1.

Il contenuto di rodio è lo stesso per ogni tubo di platino-rodio?

No. Il tipo S ha un contenuto di rodio del 10% e il tipo R del 13%, e gli standard fissano ciascuno. Un tubo ordinato per una giunzione di tipo R e fornito secondo il grado 10% non produrrà l'uscita che lo strumento si aspetta, e l'errore appare come uno spostamento di calibrazione, senza nulla di visibilmente rotto, motivo per cui il numero di tipo appartiene all'ordine insieme alla lega.

Riepilogo

Il tubo di platino rodio è una forma ad alta temperatura del platino, e le due decisioni che lo modellano sono l'elemento di lega e la parete. Il rodio innalza il punto di fusione e stabilizza l'uscita; l'iridio innalza la densità e la durezza per le piccole parti. Rispetto al filo, il tubo aggiunge un diametro esterno, una parete, una lunghezza e una rettilineità, e la parete è ciò che determina la durata del pezzo. Ciò che il materiale offre è inerzia e stabilità, non conducibilità, e il suo limite è la contaminazione, non la temperatura.

Dal 2002 lo stabilimento di Changzhou, Jiangsu produce prodotti in nichel e leghe di nichel, e questa gamma viene prodotta accanto ad essi in una fabbrica di 12.000 m² che opera secondo la norma ISO 9001 con audit SGS. Tubi di platino puro, platino-iridio e platino-rodio sono disponibili da 0,2 mm a 20 mm di diametro esterno: inviare la lega, il diametro esterno, la parete e l'applicazione per un preventivo confermato.

Riferimenti
  1. ASTM B561, specifica standard per platino raffinato. Fonte per i gradi di metallo raffinato 99,95 e 99,99 menzionati sull'ordine.
  2. ASTM B616, specifica standard per rodio raffinato. Fonte per il grado di rodio in ingresso.
  3. ASTM E1159, specifica standard per materiali per termocoppie, leghe platino-rodio e platino. Fonte per il contenuto di rodio del grado 10% e per la mappatura dei tipi.
  4. ASTM E230 e IEC 60584-1, tabelle temperatura-EMF per termocoppie standardizzate e specifiche EMF e tolleranze. Fonte per le designazioni alfanumeriche e le loro composizioni delle gambe.
  5. Dati sui materiali pubblicati da Goodfellow per platino-rodio Pt90/Rh10, come riportato da AZoM. Fonte per la conducibilità termica, la resistività, la densità, l'intervallo di fusione e i valori meccanici nella tabella delle proprietà, e per la correzione all'affermazione sulla conducibilità.
  6. ASM Handbook, materiali per termocoppie. Fonte per il comportamento comparativo del tipo B rispetto al tipo R e S in presenza di impurità traccia, e per i meccanismi di contaminazione.
  7. Lavori pubblicati su bocchette in Pt-Rh e attrezzature in platino per la fusione del vetro. Fonte per le applicazioni delle bocchette e delle attrezzature per il vetro.
  8. Dati di prodotto detenuti da DLX Alloy. Fonte per l'elenco dei materiali, i valori di punto di fusione e densità per grado, la gamma di diametro esterno da 0,2 mm a 20 mm, la parete da 0,015 mm a 2 mm e le applicazioni elencate.

I valori delle proprietà sopra riportati sono valori pubblicati per le leghe nominate e non sono limiti di accettazione. Un lotto di platino rodio viene accettato in base alla lega ordinata, alle dimensioni e alla tempra, e l'analisi e i risultati meccanici sono confermati sul documento di ispezione del lotto di provenienza del materiale.