fh_alumite Alluminio ceramizzato in Alumite per utenti industriali axu_rotante

 

L'Alumite e' un trattamento galvanico unico per leghe di alluminio che offre eccezionali proprietà di irraggiamento e di assorbimento di calore a infrarossi

 

Nota: la forbitura di Alumite e' riservata a clienti aziendali. Per avere altre informazioni si prega di scrivere indicando nome e sito web della propria azienda. 

Uno speciale trattamento superficiale destinato a manufatti in alluminio permette di ottenere lamiere o altre forme con caratteristiche termiche ineguagliabili. Grazie a questo trattamento, denominato Alumite, la superficie del metallo migliora la sua durezza, diventa resistente a picchi istantanei di temperatura molto elevati, oppone una minor resistenza all'attrito e quindi aumenta la resistenza all'usura, e acquista delle proprietà termiche molto interessanti, soprattutto per quanto riguarda l'irraggiamento e la capacità di assorbimento di calore sotto forma di raggi infrarossi.

Il prodotto si ottiene facendo formare mediante ossidazione anodica un tipo speciale di Alumite sulla superficie di una lega di alluminio. Collaudato in tante applicazioni in tutto il mondo, l'Alumite offre prestazioni meccaniche simili a quelle dell'acciaio inox sotto molti punti di vista, ma con una maggior capacita' di radiazione termica.

Principi fisici

Conducibilità termica ed emissività

Capita spesso che il concetto della conducibilità termica sia facilmente compreso e che l’emissività non lo sia altrettanto. A dire il vero, l'inventore del trattamento Alumite ha descritto l'emissività come la “proprietà dimenticata dei materiali”.

La conducibilità termica definisce la proprietà di un materiale di trasportare energia termica attraverso la sua massa. L’emissività definisce quanto il materiale assorbe ed emette energia termica. Non è detto che un materiale con una buona conducibilità termica abbia anche una buona emissività; l'alluminio è un classico esempio di questa situazione.

L'emissività viene espressa in relazione ad un corpo nero teorico, che si presuppone abbia un perfetto profilo di assorbimento e di emissione (considerato 1 oppure 100 %).

L'importanza dell'emissività può essere vista riferendosi alla seguente relazione che definisce Q (energia radiante):

 

Q = esAT4

dove

Q è l'energia radiante (Wm-2)

e è l’emissività (1.0 max)

s è la costante di Stefan-Boltzmann (5.67051 x 10-8 Wm-2K-4)

A è l'area superficiale (m2)

T è la temperatura assoluta (K)

 

Se l'emissività è bassa, si possono raggiungere valori più alti di Q solo aumentando l'area della superficie o la temperatura di funzionamento. Con un materiale ad alta emissività come l'Alumite, il valore Q è massimizzato senza la necessità di aumentare la dimensione del componente o la temperatura.

Cos'è la radiazione infrarossa lontana?

La radiazione infrarossa lontana (far-IR) consiste in onde elettromagnetiche aventi lunghezza d'onda compresa fra 2 e 1000 um. Queste onde sono abbastanza forti da eccitare le vibrazioni molecolari dei materiali e la vibrazioni della griglia di cristalli che determina il riscaldamento. Le onde nella regione compresa fra 2 e 30 um, e più specificatamente sotto i 10 um, sono le più importanti nel riscaldamento, nel raffreddamento e nelle applicazioni di essiccazione.

La frequenza intrinseca di una molecola dipende dalla sua struttura. Quando questa frequenza si sincronizza con quella della radiazione far-IR, questa viene facilmente assorbita causando un aumento della temperatura del materiale. Molti materiali (resine, polimeri, fibre, cibi, ecc.) riescono ad assorbire facilmente le radiazioni far-IR determinando un riscaldamento ed una essiccazione efficiente.

Poiché l'Alumite PrimAl irradia fortemente nella regione far-IR, con una emissività media del 90% sulle lunghezze d'onda compresa tra 2...30 um, questo è il materiale ideale per migliorare il riscaldamento, il raffreddamento e l'essiccazione. Alumite PrimAl è eccezionale in quanto l'alta emissività è mantenuta anche sotto i 10 um

Tecnologia giapponese prodotta ora anche in Europa

La tecnologia Alumite è stata sviluppata originariamente in Giappone per migliorare il raffreddamento dei cavi di potenza e dei componenti; permette l'utilizzo della maggior parte di leghe di alluminio disponibili commercialmente, con qualche eccezione per quelle ad alto contenuto di rame o di silicio.

Struttura dell'Alumite
L'Alumite viene prodotta usando un processo di anodizzazione brevettato. Le superficie anodizzata è generalmente dura, resistente alla corrosione e contiene circa 100 milioni di pori al mm2.

Una superficie anodizzata convenzionale ha una struttura di pori regolare mentre l'Alumite ha una struttura con pori irregolare e complessa.

L'alta emissività nella banda far-IR (infrarosso lontano) dell'Alumite è un diretto risultato della composizione chimica e della complessa forma fisica del film superficiale anodizzato.

Proprietà termica dell'Alumite
L'emissione di radiazioni infrarosse dell'Alumite è molto simile a quella di un corpo nero in un'ampia gamma di temperatura (tipicamente 50.... 450°C) e l'emissività dell'Alumite è relativamente costante nella stessa gamma.

Facendo il confronto con l'alluminio non trattato e acciaio, che hanno entrambi valori di emissività intorno al 10...15 %, l'emissività del 90 % dell'Alumite significa che, contrariamente a quanto avviene con l'alluminio e l'acciaio, Alumite si scalda velocemente e tende a irradiare energia termica in modo molto efficiente.

Anche quando confrontata con un trattamento convenzionale di anodizzazione dura o nera, l'Alumite è unica in quanto mantiene un'altra emissività sotto i 10 um. Questa è una caratteristica molto importante perché l'intensità dell'energia radiante è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda. Molti materiali assorbono le radiazioni far-IR fortemente sotto i 10 um - per esempio l'acqua, che ha un forte assorbimento a 2,5...3.0 um dovuto al componente –OH (ossidrile)

Tipi di trattamento

Esistono diversi trattamenti Alumite, che possono essere effettuati su entrambe le facce della lamiera o del pezzo o solamente su una. Il comportamento termico cambia di conseguenza, come indicato nello schema successivo.

Trattamento Alumite su due facce

La lamiera trattata Alumite su due facce permette al calore di attraversarla molto facilmente. Questo porterà ad un raffreddamento della parte più calda e anche ad un riscaldamento della parte più fredda. Quindi la lamiera trattata su due facce risulta molto utile nelle applicazioni di scambio termico, come radiatori e scambiatori calore in genere. Questa lamiera si usa nei forni ad atmosfera controllata, dove l'aria che riscalda il forno deve essere tenuta separata fisicamente da quella contenuta all'interno del forno.

Trattamento Alumite su una sola faccia

La lamiera trattata Alumite su una sola faccia assorbirà ed emetterà calore prevalentemente su una sola faccia. La faccia non trattata assorbirà ed emetterà poco calore. Il materiale tende a comportarsi come una barriera termica. Se la superficie trattata è più calda di quella non trattata, il calore sarà respinto verso la fonte di calore. Questa situazione si verifica per esempio nei forni, dove il calore viene riflesso e non disperso.

Se la superficie trattata è più calda di quella non trattata, il calore sarà respinto verso la fonte di calore. Questa situazione si verifica per esempio nei forni, dove il calore viene riflesso e non disperso. La lamiera Alumite può essere associata ad un isolante termico, per migliorare sensibilmente la riflessione del calore.

Se la superficie trattata è più fredda di quella non trattata, l'irraggiamento di calore viene assorbito in modo più efficiente. Questa caratteristica la rende adatta a rivestimenti interni di frigoriferi e contenitori refrigerati, contenitori per apparecchiature elettroniche o dissipatori di calore.

Da notare che tutti casi vengono migliorate le proprietà di irraggiamento del calore; è noto che se è possibile trasmettere il calore per conduzione, questa modalità di solito darà risultati migliori rispetto al sistema Alumite che trasmette il calore solo per irraggiamento. Se la trasmissione per conduzione non è possibile, l'Alumite è la soluzione migliore.

Produzione europea

Per l'Italia, il trattamento Alumite viene effettuato in impianti situati in UE. La produzione di lamiere già trattate avviene sempre in UE, quindi senza problemi doganali.

Applicazioni privilegiate - Applicazioni innovative per aumentare l'efficienza energetica o ridurre il tempo di lavorazione

Riscaldamento domestico
Maggiore efficienza, risparmio energetico nelle applicazioni di riscaldamento domestico, come nei radiatori ad acqua o elettrici.  In particolare l'Alumite e' molto adatta a pannelli riscaldanti elettrici con superficie a bassa temperatura. L'Alumite e' molto adatta alla saune secche a infrarossi, e alle attrezzature per il benessere delle persone anziane o ammalate. Impianti e attrezzature da cucina (griglie, piastre di cottura, piani cottura, forni da cucina, teglie, pentolame, bistecchiere) per un efficiente riscaldamento rapido e cottura dei cibi in minor tempo. Nelle stufe a gas con camera stagna in alluminio l'Alumite migliora sensibilmente lo scambio termico e quindi il rendimento aumenta rispetto allo stesso modello con camera stagna in alluminio senza Alumite. L'Alumite permette di realizzare scaldasalviette tiepide con impiego di basse tensioni elettriche, quindi con la massima sicurezza.
Riscaldamento industriale
Maggiore efficienza, risparmio energetico nelle applicazioni di riscaldamento industriale, per esempio mediante pannelli radianti di Alumite appesi dai soffitti dei capannoni. Forni, fornaci. In particolare l'Alumite e' molto adatta a pannelli riscaldanti elettrici di qualsiasi tipo che sfruttano la radiazione infrarossa. L'Alumite e' interessante per impianti e attrezzature da cucina professionale (griglie, piastre di cottura, piani cottura, forni, vassoi, pentolame) per un efficiente riscaldamento e cottura dei cibi. Negli scambiatori di calore rotativi, l'uso di lamiere di Alumite ceramizzate su entrambe le facce permette di ridurre la dimensione dello scambiatore a parita' di prestazioni.
Raffreddamento
Negli scambiatori di calore ad alveare si ottengono vantaggi in peso. Negli scambiatori di calore a piastre, si puo' sostituire l'acciaio inox con l'Alumite. Nei dissipatori di calore per elettronica a ventilazione naturale l'Alumite migliora il rendimento e si riducono le dimensioni meccaniche. Nei dissipatori si riduce la dipendenza dalla convezione forzata.Nelle celle frigorifere l'Alumite permette di raccogliere piu' velocemente il calore disperso sotto forma di infrarossi, e quindi si velocizza l'operazione di raffreddamento o surgelazione.

Nei radiatori: migliora il rendimento. L'Alumite migliora il raffreddamento di componenti realizzati in fusione di alluminio o leghe di alluminio, per esempio le teste dei laser da taglio.

Essiccazione/ trattamento
Nell'industria chimica, farmaceutica, alimentare si risparmia energia, migliora l'efficienza, si ottiene un controllo di temperatura migliore.

Si riduce la temperatura di essiccazione o il tempo nelle applicazioni che richiedono la rimozione di acqua di solventi organici (esempio: vernici, lacche, smalti). L'Alumite e' eccellente per il rivestimento interno dei forni da carrozzeria, dove non viene effettuata la verniciatura. Un forno per essiccazione dopo verniciatura con interno di Alumite ha tempi di essiccazione abbreviati, e quindi consuma meno energia.

Si riduce il tempo di trattamento di paste saldanti, adesivi, resine (esempio: epossidiche, uretaniche, acriliche). Nei forni per elettrotecnici, per la solidificazione delle resine impregnanti usate per trasformatori, induttanze e per motori elettrici, si abbrevia il tempo dei permanenza in forno, e quindi si risparmia energia ed il prodotto e' pronto prima.

 

Dati tecnici dell'Alumite
Tipo lega di base Il trattamento Alumite puo' essere eseguito sulla maggior parte di leghe di alluminio disponibile commercialmente, escluse quelle con alto contenuto di rame, zinco o silicio (per esempio serie 2000, 7000 e leghe da fonderia).
Proprietà della lega di base Le proprietà della lega di base non vengono modificate dal trattamento Alumite. I dati sulle proprietà delle leghe di alluminio sono facilmente disponibili (vedere per esempio ‘The Properties of Aluminium and its Alloys’ pubblicato da The Aluminium Federation Ltd)
Colore Tipicamente nero, sebbene altri colori siano ottenibili su richiesta. Il colore suggerito per impieghi a contatto con gli alimenti e' il colore naturale dell'alluminio. Il trattamento naturale ha una emissivita' caratteristica di circa il 2% inferiore a quella del colore nero. Altri colori sono a disposizione, solo per quantitativi di almeno 50 fogli da 1000x2000 mm per ciascun colore.
Forme e dimensioni lastre, fogli, tubi, esclusi, tranciati, espansi, goffrati; le dimensioni sono quelle disponibili commercialmente delle leghe di alluminio (1000x2000, 1250x2500, 1500x3000 mm). Lo spessore minimo per i fogli è di 1 mm; gli altri spessori sono 1,5 o 2 o 3 mm. È consigliabile richiedere l'aggiunta di uno strato protettivo in PVC "peelable" sui prodotti consegnati in foglio. E' possibile il trattamento su prodotti esistenti o la realizzazione completa di prodotti trattati in Alumite.
Spessore dello strato ceramizzato superficiale Numero variabile funzione della forma e delle prestazioni richieste. Tipicamente è compreso tra 25 e 50 um.
Punto di fusione del film superficiale Indicativamente 1900°C; il supporto pero' fonde alla temperatura di fusione della lega impiegata, e si rammollisce ad una temperatura inferiore.
durezza (Vickers) La durezza in sezione è compresa tra HV220 e HV650
usura (Taber) A richiesta e per quantita' si può aggiungere un'impregnazione per ridurre l'attrito (il coefficiente di attrito risulta abbassato a 0,02...0,05) migliorando ulteriormente la resistenza all'usura, rendendola simile a quella dell'acciaio temprato.
Resistenza chimica Tipicamente stabile nella gamma di pH tra 5 e 9, ma utilizzabile nella gamma pH 3 .... pH 11 aggiungendo un'impregnazione in PTFE (solo per quantitativi).
Temperatura di impiego Tipicamente dalla temperatura ambiente a 450°C. Per funzionamento continuo a temperatura maggiore, interpellateci
Tensione di isolamento (breakdown) > 0.5 kV
Resistenza di isolamento > 50 MOhm
Saldabilità MIG, TIG. La superficie ceramizzata deve essere rimossa fisicamente prima della saldatura
Formabilità Essendo lo strato superficiale duro, i materiali pre-trattati possono essere deformati solo limitatamente. Possono formarsidelle microfessurazioni sulla superficie, ma le caratteristiche generali non verranno modificate. La formabilità può essere migliorata usando una lega di base più morbida. Si raccomanda di formare (tranciare, imbutire, piegare) i componenti prima di effettuare il trattamento ceramizzata.
Emissività infrarossa tra 2...30 um Minima 85%. Tipica > 90%.
Emissività infrarossa sotto i 10 um Tipica > 85%.
Innocuità e sicurezza. Rottamazione e riciclaggio L'Alumite non pone alcun rischio significativo alla salute ed è sicura da maneggiare; non sono richieste speciali precauzioni per l'impiego o per il trasporto. Al termine del ciclo di vita, il materiale può essere gestito come ogni altro prodotto in lega di alluminio, essendo costituito praticamente solo da Al2O3

 

Vantaggi dell'Alumite

Efficiente energeticamente Superiore irraggiamento ed assorbimento di energia termica
Risparmio energetico Usa meno potenza per generare il più caldo. Permette di ridurre i costi dell'energia
Cattura energetica Permette di conservare e di riciclare energia persa; per ridurre i costi dell'energia
Buona conducibilità termica Pari a molte volte quella dell'acciaio
Distribuzione della temperatura Eccezionale distribuzione uniforme della temperatura anche su superfici molto estese
Pulito Il rivestimento superficiale è chimicamente saldato al substrato di base in lega di alluminio. Non si può rompere o staccare
Eccellente resistenza alla corrosione e all'usura Prestazioni prima inimmaginabili per un pezzo realizzato in alluminio
Leggero Rispetto all'acciaio, il peso si riduce a un terzo. Si possono mettere più componenti a parità di peso
Trattamento su una o due facce Possibilità di scelta della migliore soluzione tecnologica per la propria applicazione
Emissività nella gamma far-IR Prestazioni superiori, mai realizzate con altre tecniche, nell'infrarosso lontano
Super trattamento/ impregnazione Il film superficiale può essere trattato ulteriormente o impregnato per migliorare certe proprietà (esempio: basso attrito, bassa graffiabilità, alta resistenza agli agenti chimici). I trattamenti vendono effettuati solo per quantitativi.
Disponibile subito La produzione avviene ora in Italia

La struttura superficiale dell'Alumite

L'Alumite e' realizzata con un procedimento brevettato di anodizzazione e contiene circa 100 milioni di pori per mm2. L'anodizzazione normale ha una struttura regolare dei pori, mentre L'Alumite ha una microstruttura irregolare.

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Anodizzazione convenzionale

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Alumite

 

Documentazioni

 

 

 

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Alimentatori programmabili Regatron DC Generation 5 - TopCon5 - G5

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Grandi miglioramenti nelle prestazioni degli alimentatori programmabili bidirezionali Regatron: compattezza, qualità, precisione, prestazioni. Per applicazioni automotive, eoliche, fotovoltaiche ed energetiche in generale. Le apparecchiature della serie G5 - Generation 5 - verranno consegnate a partire dal 2020, per alcune classi di tensione. La massima tensione DC in uscita potrà arrivare a 3000 V (-1500....0.....+1500 V). 

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