מושגים עיקריים בחימום ובתנורים מעבדתייים:
TGA = Thermogravimetric Analysis
שינוי משקל בזמן חימום
אנליזה תרמוגרבימטרית-איך המשקל של חומר משתנה כשמחממים אותו.
לוקחים דוגמה קטנה מאוד של חומר:
* מחממים אותה לפי תוכנית טמפרטורה מדויקת
* ובו־זמנית שוקלים אותה ברציפות
רואים:
* מתי היא מאבדת משקל
* כמה משקל היא מאבדת
* ובאיזו טמפרטורה זה קורה
למה חשוב-TGA
כדי להבין:
* מתי חומר מתפרק
* כמה לחות יש בו
* כמה חומר אורגני / אנאורגני
* יציבות תרמית
* תכולת אפר / שארית
דוגמאות:
* פלסטיקים
* פולימרים
* חומרים קרמיים
* תרופות
* אבקות תעשייתיות
AMS = Atmosphere Management System
מה AMS עושה בפועל
מערכת שעוקבת ושולטת על:
* סוג הגז (אוויר / חנקן / ארגון / ואקום)
* זרימה
* חמצן
* טמפרטורה
* בטיחות
* התראות
שימושים אופייניים ל-AMS
* תהליכים רגישים לחמצן
* פירוליזה
* סינטור
* חומרים מתקדמים
* חימום מבוקר בשלבים
* עבודה לפי פרוטוקולים קבועים
Graphiting (גרפיטיזציה)
תהליך שבו מחממים חומר פחמני (למשל פחמן אמורפי/שרפים/פיח/חומרים מרוכבים) לטמפרטורות מאוד גבוהות כדי שהמבנה שלו יהפוך לדמוי-גרפיט (יותר מסודר גבישית).
מה זה נותן:
* מוליכות חשמלית ותרמית גבוהה יותר
* יציבות בטמפרטורות גבוהות
* תכונות מכניות/שחיקה טובות יותר
מה תנור מעבדתי צריך:
* טמפרטורות גבוהות מאוד (לעיתים 2000°C ומעלה)
* אטמוספרה אינרטית (חנקן/ארגון) או ואקום
* אסור חמצן כי זה ישרוף את הפחמן
Pyrolysis (פירוליזה)
פירוק בחום בלי חמצן.
מחממים חומר אורגני/פולימרי בהיעדר חמצן כך שהוא מתפרק לגזים/אדים ושארית פחמנית.
מה זה נותן:
* הסרת רכיבים נדיפים/אורגניים (“burn-out” בלי שריפה)
* יצירת פחמן (char) או הכנה לגרפיטיזציה
* ניקוי/דה-ביינדינג (Debinding) בחומרים מרוכבים/אבקות
מה תנור למעבדה צריך:
* ואקום או גז אינרטי
* שליטה טובה על קצב חימום כי יש “גזים שיוצאים” (outgassing)
* לעיתים מערכת לטיפול בגזים/עיבוי/מלכודות
Siliconization (סיליקוניזציה / החדרת סיליקון)
תהליך שבו מחדירים סיליקון לחומר (בדרך כלל פחמני/קרמי נקבובי) בטמפרטורה גבוהה, כך שהסיליקון:
* נספג/מחלחל לנקבוביות
* ולעיתים מגיב עם פחמן ויוצר **SiC (סיליקון קרביד)**
מה זה נותן:
* שיפור קשיות ועמידות לשחיקה
* שיפור עמידות כימית
* יצירת קרמיקה מתקדמת (למשל SiC)
מה תנור מדעי צריך:
* טמפרטורות גבוהות
* ואקום/אינרטי כדי למנוע חמצון
* לעיתים בקרה טובה על זרימת גז/אדים (כי סיליקון יכול להיות מאוד “פעיל” בתהליך)
Sintering (סינטור)
זה “איחוי” של אבקה לחלק מוצק.
מחממים אבקה דחוסה/חלק מודפס/גרין-בודי לטמפ’ גבוהה (אבל לרוב לא עד התכה מלאה) כדי שהגרגרים יתחברו והחומר יתמצק.
מה זה נותן:
* העלאת צפיפות (פחות נקבוביות)
* חוזק מכני גבוה יותר
* תכונות קרמיות/מתכתיות טובות יותר
מה תנור צריך:
* טמפרטורה יציבה ואחידה (uniformity)
* פרופיל חימום/קירור מדויק (ramp/soak)
* אטמוספרה מתאימה לחומר: אוויר / אינרטי / ואקום / לעיתים מימן
TechnicalCeramics (קרמיקה טכנית)
זה לא “תהליך” אלא **סוג חומרים**: קרמיקות הנדסיות מתקדמות שמיועדות לביצועים, לא לנוי.
דוגמאות:
* Alumina (Al₂O₃) אלומינה
* Zirconia (ZrO₂) זירקוניה
* Silicon Carbide (SiC)
* Silicon Nitride (Si₃N₄)
למה משתמשים בהן:
* עמידות חום גבוהה מאוד
* שחיקה נמוכה
* בידוד חשמלי או מוליכות תרמית (תלוי חומר)
* עמידות כימית
מה זה אומר בהקשר תנורים:
* הרבה מהתהליכים שלהם הם סינטור, ולעיתים גם פירוליזה/סיליקוניזציה
* לעיתים צריך תנורים עם אטמוספרות מיוחדות וטמפ’ גבוהות מאוד