Plaque, disque et tube en fibre de zircone ZYFB

Les plaques, disques et tubes de type ZYFB sont des structures rigides et réfractaires composées de fibres de zircone stabilisées à l'oxyde d'yttrium. Le type ZYFB est idéal pour les applications d'isolation thermique dans des conditions de températures très élevées et dans les environnements sévères.

Le ZYFB est fritté à haute température pour lui conférer une bonne stabilité dimensionnelle jusqu'à 1650°C. Il dispose d'une bonne résistance à chaud jusqu'à 1400°C et peut être utilisé comme support d'enfournement pour les charges égales à deux fois son propre poids jusqu'à cette température.

Propriétés

  • Rigide et usinable 
  • Zircone liée de grande pureté 
  • Stabilité thermique extrêmement élevée 
  • Faible conductivité thermique 
  • Conducteur électrique à partir de 900°C
  • Pré-frittée et sans liant
  • Peu affecté par les attaques de chlorures et de carbonates de métal alcalin à l'état fondu (jusqu'à 700°C)
  • Résiste aux solutions aqueuses des hydroxydes de métaux alcalins à des températures (jusqu'à 230°C)
  • Supporte une exposition aux acides inorganiques à leur point d'ébullition (de courte durée).

Applications

  • Isolant usinable haute température en face chaude pour les fours de fusion du verre dans les fours sous vide : écran thermique haute température. Il peut remplacer ou réduire le nombre d'écrans réfractaires conventionnels en métal requis et n'est pas limité aux conditions non oxydantes.

  • Dans les fours de solidification dirigée : isolant pour les aubes de turbines de réacteurs.

  • Supports d'enfournement et systèmes de fixation aussi bien dans des procédés continus que par lots: l'usinabilité aisée, la stabilité dimensionnelle et la faible capacité thermique du ZYFB favorisent son utilisation.

Composition chimique

Le produit ZYFB de Zircar Zirconia® est composé de 90% en poids de ZrO2 + HfO2 et 10% en poids d’Y2O3. L’oxyde d’hafnium est naturellement présent dans la zircone à hauteur de 1 - 2% en poids ce qui n'impacte pas les performances du matériau. Zircar Zirconia® utilise uniquement des matériaux très purs pour produire le type ZYFB, ce qui minimise les traces d’oxydes.

Le produit ZYFB possède une résistance exceptionnelle aux atmosphères oxydantes et réductrices à des températures élevées. Le matériau ne subit pas les changements de phase habituels liés à la zircone pure (1).

Traces d’oxydes

% en poids typique

Traces d’oxydes

% en poids typique

SiO2

0,12

Al2O3

0,01

TiO2

0,14

Na2O

0,01

CaO

0,09

SnO2

0,001

MgO

0,03

Cr2O3

0,0005

Fe2O3

0,04

Ag2O

0,0005

(1)La zircone perd une faible quantité d'oxygène à des températures très élevées en atmosphère sous vide, inerte ou réductrice. Il s’agit d’un événement ponctuel. Cette réaction entraîne un changement de couleur du blanc au gris, mais les autres propriétés restent inchangées et l'efficacité de l'isolation n'est pas affectée.

Le ZYFB est disponible en deux densités différentes. Le ZYFB-3 a une densité apparente de 0,48 g/cm3 (30 lb/ft3) et dispose d'une conductivité thermique extrêmement faible. Le ZYFB-6 a une densité apparente de 0,96 g/cm3 (60 lb/ft3) et est plus résistant que le ZYFB-3.

Microstructure

Ci-dessous, des micrographies MEB de surfaces des plaques ZYFB-3 (à gauche) et ZYFB-6 (à droite). Les deux matériaux sont produits via un procédé de formage sous vide de fibres de zircone et de frittage à haute température. Les fibres utilisées pour le ZYFB-6 sont plus courtes que celles utilisées pour le ZYFB-3 ; il en résulte une densité plus élevée, une porosité plus faible et une plus grande résistance.

Conseil d'usinage

Les structures rigides en fibres de zircone de type ZYFB ont la consistance du calcaire tendre et peut être coupée ou usinée à l'aide de nombreux outils.

En cas de coupe manuelle, placer le ZYFB sur une surface lisse et propre et le maintenir en place en pressant légèrement avec les doigts. Lors qu’aucune tolérance serrée n'est requise et qu'il y a peu de coupes, il est possible de forer de petits trous à la main, en faisant tourner entre le pouce et l'index un foret hélicoïdal standard en acier rapide. Les plaques peuvent être coupées à l'aide d'une scie manuelle.

Si des tolérances plus serrées sont requises, il est possible de percer des trous à l'aide d'une perceuse à colonne et de couper les plaques à l'aide d'une scie circulaire. L'utilisation de bancs de scie sans support n'est pas recommandée, car le mouvement du matériau sur le banc aura tendance à l'abraser.

En cas de tolérances très serrées et de quantités de coupes importantes, il est recommandé d'opter pour un usinage CNC avec un outil au carbure. Bien que relativement tendre, le type ZYFB est très abrasif et entraînerait une usure rapide des outils en acier rapide ce qui, au fil du temps, risquerait de provoquer un état hors tolérance.

Pour l'usinage CNC, les plaques ZYFB peuvent être maintenues en place à l'aide d'un système de retenue à vide. Il est également possible de fixer le ZYFB avec de la colle chaude, mais de manière générale, la liaison (l'adhérence) est très forte et des fragments de matériau peuvent être arrachés de la partie usinée.

Assemblages complexes et revêtements de surface

  • Le ciment Zircar Zirconia® de type ZR-CEM peut être utilisé pour lier des plaques et autre formes en ZYFB afin de créer des assemblages complexes. Des formes sur mesure adaptées à votre application spécifique peuvent facilement être usinées à partir de ces produits.

  • Le ZYFB peut également être durci en surface avec du durcisseur de type ZR-RIG.

  • Nous pouvons effectuer des revêtements de surface en fonction de vos besoins. Pour plus d'informations, veuillez nous contacter.

Données techniques

 

ZYFB-3

ZYFB-6

Densité apparente, g/cm3 (lb/ft3)

0,48 (30)

0,96 (60)

Porosité, %

92

84

Point de fusion, °C (°F)

2590 (4694)

2590 (4694)

Résistance à la flexion, (parallèle à l'épaisseur) MPa (psi)

0,60 (85)

2,10 (300)

Résistance à la compression, (parallèle à l'épaisseur)

à 10 % de compression MPa (psi)

0,29 (42)

1,59 (230)

Dégazage sous vide

Nul

Nul

Température de ramollissement dilatométrique, °C (°F) à 10 psi

1180 (2156)

1240 (2264)

Coefficient de dilatation thermique (perpendiculaire à l'épaisseur) température ambiante à 1180°C (2156°F)

10,7 x 10-6/°C (6 x 10-6/°F)

10,7 x 10-6/°C (6 x 10-6/°F)

Retrait linéaire (perpendiculaire à l'épaisseur), %

 

 

1 heure à 1650°C (3002°F)

1,2

1,0

24 heures à 1650°C (3002°F)

2,8

1,7

Conductivité thermique, (parallèle à l'épaisseur)

 

 

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 400°C (752°F)

0,08 (0,6)

0,16 (1,2)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 800°C (1472°F)

0,11 (0,8)

0,19 (1,3)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 1100°C (2012°F)

0,14 (1,0)

0,22 (1,5)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 1400°C (2552°F)

0,19 (1,3)

0,25 (1,7)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 1650°C (3002°F)

0,24 (1,7)

0,27 (1,9)


Références et formats disponibles

  • Disponible en plaques et disques de tailles standard, énumérés en page 6 de ce document.

  • Plaques, disques, tubes et autres formes sur mesure.

  • Traitement de surface des plaques, pièces usinées et assemblages complexes.

Tailles standard (mm)

N° d'article ZYFB-3

N° d'article ZYFB-6

Plaque 152,4 x 152,4 x 6,35 ép

225-0610

225-0631

Plaque 152,4 x 152,4 x 12,7 ép

225-0611

225-0632

Plaque 152,4 x 152,4 x 19,05 ép

225-0612

225-0633

Plaque 152,4 x 152,4 x 25,4 ép

225-0613

225-0634

Plaque 152,4 x 152,4 x 38,1 ép

225-0614

225-0635

Plaque 304,8 x 304,8 x 12,7 ép

225-0615

225-0636

Plaque 304,8 x 304,8 x 19,05 ép

225-0616

225-0637

Plaque 304,8 x 304,8 x 25,4 ép

225-0617

225-0638

Plaque 304,8 x 304,8 x 38,1 ép

225-0618

225-0639

Disque diam 203,2 x 12,7 ép

225-0619

225-0640

Disque diam 203,2 x 19,05 ép

225-0620

225-0641

Disque diam 203,2 x 25,4 ép

225-0621

225-0642

Disque diam 203,2 x 38,1 ép

225-0622

225-0643

Disque diam 254,0 x 12,7 ép

225-0623

225-0644

Disque diam 254,0 x 19,05 ép

225-0624

225-0645

Disque diam 254,0 x 25,4 ép

225-0625

225-0646

Disque diam 254,0 x 38,1 ép

225-0626

225-0647

Disque diam 304,8 x 12,7 ép

225-0627

225-0648

Disque diam 304,8 x 19,05 ép

225-0628

225-0649

Disque diam 304,8 x 25,4 ép

225-0629

225-0650

Disque diam 304,8 x 38,1 ép

225-0630

225-0651

Plaque en fibre de zircone ZYFB (1.30M)

Fiche technique des plaques en fibre de zircone de type ZYFB.


Fibre de zircone (688.24k)

Fiche technique sur la fibre de zircone