In diverse elektrische verwarmingstoestellen, van huishoudelijke elektrische ovens en elektrische verwarmingsbuizen tot industriële verwarmingsapparatuur die continu op hoge temperaturen moet werken, zult u merken dat bijna alle keramische weerstandsstaven zijn gemaakt van aluminiumoxide (Al₂O₃), met name zeer zuiver aluminiumoxide van 96% of 99%. Dit fenomeen is niet te wijten aan het gebruikelijke gebruik in de industrie, maar omdat aluminiumoxide een uiterst evenwichtige staat bereikt op verschillende vlakken, zoals elektrische isolatie, veiligheid en betrouwbaarheid, prestaties bij hoge temperaturen, warmtegeleiding, kosten en de volwassenheid van het productieproces. Als kernmateriaal van weerstandsstaven kan het niet alleen hoge temperaturen weerstaan en elektrische stroom effectief isoleren, maar heeft het ook voldoende sterkte en warmteafvoerende eigenschappen, waardoor het zich onderscheidt van veel andere keramische materialen.
Het overweldigende voordeel van aluminiumoxide als kernmateriaal voor weerstandsstaven.
Elektrische isolatie en stabiliteit bij hoge temperaturen: de belangrijkste onderliggende logica van weerstandsstaven.
De functie van keramische weerstandsstaven is het isoleren van elektrische stroom en het afvoeren van warmte van de interne weerstandsdraad naar de buitenkant. Aluminiumoxide is een uitstekende elektrische isolator; zelfs bij hoge temperaturen (zoals boven de 1000 °C) kan het de stroom tussen de weerstandsdraad en de externe metalen huls of aardingsaansluiting effectief isoleren, waardoor elektrische lekkage en kortsluiting worden voorkomen en veilig gebruik wordt gegarandeerd. Deze eigenschap heeft in wezen de kernpositie van het materiaal bepaald.
Matige thermische geleidbaarheid: niet de hoogste, maar wel het meest geschikt voor weerstandsstaven.
Hoewel de thermische geleidbaarheid van aluminiumoxide niet de hoogste is van alle keramische materialen, valt de thermische geleiding ervan precies binnen een optimaal bereik. Als de thermische geleidbaarheid te laag is, zal de interne verwarmingsdraad door warmteophoping doorbranden; als deze te hoog is, zal de lokale temperatuur te snel dalen, wat niet bevorderlijk is voor de algehele temperatuurregeling.
De thermische geleidbaarheid van aluminiumoxide van ongeveer 20-30 W/m·K zorgt ervoor dat warmte op natuurlijke wijze kan diffunderen zonder overmatig warmteverlies. Bovendien, hoewel de thermische uitzettingscoëfficiënt niet helemaal gelijk is aan die van de metalen weerstandsdraad, kan de spiraalvormige structuur van de weerstandsdraad het uitzettingsverschil opvangen, waardoor het gehele onderdeel stabiel blijft tijdens thermische cycli.
Chemische stabiliteit en productievoordelen: belangrijke factoren die grootschalige toepassingen bepalen.
Bij blootstelling aan waterdamp, rookgassen, olievlekken en zelfs bepaalde industriële atmosferen vertoont aluminiumoxide een extreem hoge chemische inertheid en corrodeert of degradeert het niet gemakkelijk, waardoor de levensduur van weerstandsstaven wordt verlengd. Vanuit productieperspectief is het een van de meest volwassen structurele keramische materialen. Elke stap, van poederbereiding, granulatie en vorming tot sinteren, heeft een grootschalige industriële basis, waardoor de efficiënte productie van keramische buizen met verschillende specificaties mogelijk is.
Een hoge opbrengst, lage kosten en stabiele massaproductie zijn op zichzelf al een vorm van concurrentievoordeel, waardoor aluminiumoxide de optimale keuze is in termen van algehele prestaties en economie.
