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 mm. 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 mm, e più specificatamente sotto i 10mm, 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 irradia fortemente nella regione far-IR, con una emissività media del 90% sulle lunghezze d'onda compresa tra 2…30 mm, questo è il materiale ideale per migliorare il riscaldamento, il raffreddamento e l'essiccazione. Alumite è eccezionale in quanto l'alta emissività è mantenuta anche sotto i 10 mm Tecnologia giapponese prodotta 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 di pori irregolare e complessa. L'alta emissività nella banda far-IR 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 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 % di 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 confrontato con un trattamento convenzionale di anodizzazione dura o nera, Alumite è unico in quanto mantiene un'altra emissività sotto i 10mm. 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 mm - per esempio l'acqua, che ha un forte assorbimento a 2,5…3.0 mm 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 facceLa 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, Alumite è la soluzione migliore.
Produzione europea
Per l’Italia, il trattamento Alumite viene effettuato in impianti situati in Inghilterra. La produzione di lamiere già trattate avviene sempre in Inghilterra, quindi senza problemi doganali. Il produttore possiede la strumentazione sofisticata per misurare lo spettro di emissività in un ampio range di temperatura e di lunghezza d'onda. Questo è fondamentale per assicurare la qualità del prodotto e per dimostrare ai clienti i benefici dell'impiego dell'Alumite rispetto alle tecnologie esistenti.
Applicazioni privilegiate
La struttura Alumite Alumite e’ realizzato 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 Alumite ha una microstruttura irregolare.
Sono disponibili per il download i seguenti documenti (richiedono Acrobat Reader™ o altro reader equivalente):
Descrizione e dati tecnici in italiano Presentazione e considerazioni in italiano Lista di tutte le documentazioni sull'Alumite Altre applicazioni dell'Alumite Confronto emissivita' con altri materiali: Comparison emissivity Referenza forni verniciatura auto: FORD su EngineeringTalk
Per informazioni sull'Alumite: AXU S.r.l. Via Postumia 12 - 20153
Milano - Italy Fax (+39) 02 70 05 21 868 Sito Internet: www.axu.it Pagamenti on-line su http://www.axu.it/pay |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
