Chi rigenera generalmente adotta il dry burn per pulire la coil, ma mentre il dry burn con il Kanthal è innocuo (o presunto tale), il dry burn con alcuni materiali da TC è sconsigliato in quanto le elevate temperature possono alterare i metalli e produrre il rilascio di sostanze malsane, tipicamente ossidi.
Titanio ed inox devono la loro inattaccabilità ad un sottile strato di ossido superficiale che previene l'aggressione da parte di agenti chimici ed ossigeno. Alle temperature ordinarie lo strato di ossido è sottilissimo e compatto ma superata una certa temperatura critica la produzione di ossido cresce esponenzialmente, lo strato si ingrossa e diventa fragile potendosi così staccare dal metallo e finire nei polmoni.
Prendiamo il Titanio che il materiale che conosco meglio. Sotto i 600 °C circa non succede nulla di speciale e pertanto facendo un dry burn sotto tale temperatura non si compromette la coil.
Ma come facciamo a sapere se stiamo sotto?
Pressapoco stiamo sotto quando il metallo diventa appena incandescente, arancione scuro. Quando diventa chiaro è troppo tardi. Ma se volessimo essere più precisi?
Qui vi propongo un metodo che consiste nell'usare il TC della vostra box, che però deve essere ingannata in quanto generalmente il limite massimo di temperatura configurabile è di 300 °C, valore troppo basso per un dry burn (i residui non carbonizzano completamente).
Ingannata come?
Usando un valore del TCR opportunamente calcolato in modo che quando la BOX crede di avere raggiunto i 300°C in realtà ha raggiunto la temperatura a cui si desidera fare il dry burn.
Ad esempio se voglio fare il dry burn di una coil in Titanio alla temperatura TDB = 500 °C è sufficiente che imposto nella BOX un falso TCR di 0.00626 ed una temperatura di 300°C.
Se vi interessa approfondire leggete ciò che segue.
Indicata con T la temperatura raggiunta dalla coil e con T0 la temperatura ambiente a cui è stata misurata la resistenza a freddo, la vostra box stima la temperatura attraverso la relazione
T - T0 = 1/TCR * ( R/R0 -1)
essendo R la resistenza misurata (dalla box) alla temperatura T ed R0 quella misurata a freddo (a T0). Il parametro TCR è il coefficiente di temperatura della resistenza che per il titanio vale 0.00366 circa. Supponiamo che T0 = 20 °C e per semplicità poniamo
DT = T - T0
cosicché la relazione diventa
DT = 1 / TCR * ( R/R0 -1)
Siccome la box ha il limite dei 300 °C, il massimo che possiamo ottenere è DT = 300 - 20 = 280 °C.
Ma se configuriamo la box con un falso TCR possiamo ingannarla. Impostando un coefficiente TCR' diverso dal TCR del materiale, la stima del salto di la temperatura che la box fa è
DT' = 1 / TCR' * ( R/R0 -1)
ovvero, dopo semplici manipolazioni algebriche
DT' = TCR / TCR' * DT
Siccome il valore massimo di DT' è 280°, se vogliamo raggiungere la temperatura reale T = 500°C (salto DT = 480 °C) dovrà risultare
280 = TCR / TCR' * 480
ovvero
TCR' = 480 / 280 * TCR = 1.71*TCR
Siccome per il Titanio TCR = 0.00366, avremo
TCR' = 1.71*0.00366 = 0.00626
Quindi impostando il TCR nella box a 0.00626 e la temperatura limite a 300°C riusciremo a riscaldare la coil a 500°C e fare il dry burn controllato.
Ecco una foto della mia contact coil in titanio durante il dry burn. Notate il colore arancione scuro, in linea con il criterio "spannometrico".
Di seguito la fotografia al microscopio della coil (dopo una ventina di dry burn controllati) in cui si vede una superficie bella lucida senza eccessi di ossido
Giusto per darvi l'idea, ecco come si presenta al microscopio il filo di una coil in titanio che ha superato la temperatura critica. Le squame bianche che vedete sono il biossido di titanio infragilito
Per concludere vi do la relazione generale che vi permette di calcolare il falso coefficiente TCR' che dovete usare con materiali diversi dal titanio per raggiungere la temperatura desiderata TDB per il dry burn
TCR' = (TDB - 20) / (TTC -20)* TCR
essendo
Infine posso riportarvi la mia esperienza con la coil in Titanio della penultima fotografia. La sua resistenza iniziale era 0.314 ohm. Dopo circa 20 dry-burn la sua resistenza è ancora 0.314 ohm e questo indica che non c'è stata alcuna sensibile ossidazione superficiale (l'ossido non conduce corrente). Anche ammesso che il mio milli-ohmmetro sbagli di 1 milli-ohm e quindi che in realtà ho perso 1 milli-ohm di resistenza, significherebbe che il diametro di metallo puro è calato di meno di 1 micrometro e che si è formato circa mezzo milligrammo di ossido.
Se avessi inalato quel mezzo milligrammo, avrei inalato in quasi 5 mesi un decimo di quello che può inalare un lavoratore tedesco in una giornata di lavoro secondo i limiti di sicurezza in Germania.
Ovviamente, se si fosse formato mezzo mg di ossido, non si sarebbe staccato tutto quanto dalla superficie (probabilmente quasi niente) e quello che si fosse staccato non sarebbe finito tutto nell'aerosol, e quello finito nell'aerosol non lo avrei trattenuto tutto nei polmoni.
Titanio ed inox devono la loro inattaccabilità ad un sottile strato di ossido superficiale che previene l'aggressione da parte di agenti chimici ed ossigeno. Alle temperature ordinarie lo strato di ossido è sottilissimo e compatto ma superata una certa temperatura critica la produzione di ossido cresce esponenzialmente, lo strato si ingrossa e diventa fragile potendosi così staccare dal metallo e finire nei polmoni.
Prendiamo il Titanio che il materiale che conosco meglio. Sotto i 600 °C circa non succede nulla di speciale e pertanto facendo un dry burn sotto tale temperatura non si compromette la coil.
Ma come facciamo a sapere se stiamo sotto?
Pressapoco stiamo sotto quando il metallo diventa appena incandescente, arancione scuro. Quando diventa chiaro è troppo tardi. Ma se volessimo essere più precisi?
Qui vi propongo un metodo che consiste nell'usare il TC della vostra box, che però deve essere ingannata in quanto generalmente il limite massimo di temperatura configurabile è di 300 °C, valore troppo basso per un dry burn (i residui non carbonizzano completamente).
Ingannata come?
Usando un valore del TCR opportunamente calcolato in modo che quando la BOX crede di avere raggiunto i 300°C in realtà ha raggiunto la temperatura a cui si desidera fare il dry burn.
Ad esempio se voglio fare il dry burn di una coil in Titanio alla temperatura TDB = 500 °C è sufficiente che imposto nella BOX un falso TCR di 0.00626 ed una temperatura di 300°C.
Se vi interessa approfondire leggete ciò che segue.
Indicata con T la temperatura raggiunta dalla coil e con T0 la temperatura ambiente a cui è stata misurata la resistenza a freddo, la vostra box stima la temperatura attraverso la relazione
T - T0 = 1/TCR * ( R/R0 -1)
essendo R la resistenza misurata (dalla box) alla temperatura T ed R0 quella misurata a freddo (a T0). Il parametro TCR è il coefficiente di temperatura della resistenza che per il titanio vale 0.00366 circa. Supponiamo che T0 = 20 °C e per semplicità poniamo
DT = T - T0
cosicché la relazione diventa
DT = 1 / TCR * ( R/R0 -1)
Siccome la box ha il limite dei 300 °C, il massimo che possiamo ottenere è DT = 300 - 20 = 280 °C.
Ma se configuriamo la box con un falso TCR possiamo ingannarla. Impostando un coefficiente TCR' diverso dal TCR del materiale, la stima del salto di la temperatura che la box fa è
DT' = 1 / TCR' * ( R/R0 -1)
ovvero, dopo semplici manipolazioni algebriche
DT' = TCR / TCR' * DT
Siccome il valore massimo di DT' è 280°, se vogliamo raggiungere la temperatura reale T = 500°C (salto DT = 480 °C) dovrà risultare
280 = TCR / TCR' * 480
ovvero
TCR' = 480 / 280 * TCR = 1.71*TCR
Siccome per il Titanio TCR = 0.00366, avremo
TCR' = 1.71*0.00366 = 0.00626
Quindi impostando il TCR nella box a 0.00626 e la temperatura limite a 300°C riusciremo a riscaldare la coil a 500°C e fare il dry burn controllato.
Ecco una foto della mia contact coil in titanio durante il dry burn. Notate il colore arancione scuro, in linea con il criterio "spannometrico".
Di seguito la fotografia al microscopio della coil (dopo una ventina di dry burn controllati) in cui si vede una superficie bella lucida senza eccessi di ossido
Giusto per darvi l'idea, ecco come si presenta al microscopio il filo di una coil in titanio che ha superato la temperatura critica. Le squame bianche che vedete sono il biossido di titanio infragilito
Per concludere vi do la relazione generale che vi permette di calcolare il falso coefficiente TCR' che dovete usare con materiali diversi dal titanio per raggiungere la temperatura desiderata TDB per il dry burn
TCR' = (TDB - 20) / (TTC -20)* TCR
essendo
- TTC la temperatura a cui impostate la box, tipicamente 300°C
- TDB la temperatura a cui volete fare il dry burn
- TCR il vero coefficiente del materiale che state usando, ad esempio 0.00366 per il Titanio, 0.00088 per SS 316L,..
- TCR' il falso valore del TCR che dovete inserire nella box
Infine posso riportarvi la mia esperienza con la coil in Titanio della penultima fotografia. La sua resistenza iniziale era 0.314 ohm. Dopo circa 20 dry-burn la sua resistenza è ancora 0.314 ohm e questo indica che non c'è stata alcuna sensibile ossidazione superficiale (l'ossido non conduce corrente). Anche ammesso che il mio milli-ohmmetro sbagli di 1 milli-ohm e quindi che in realtà ho perso 1 milli-ohm di resistenza, significherebbe che il diametro di metallo puro è calato di meno di 1 micrometro e che si è formato circa mezzo milligrammo di ossido.
Se avessi inalato quel mezzo milligrammo, avrei inalato in quasi 5 mesi un decimo di quello che può inalare un lavoratore tedesco in una giornata di lavoro secondo i limiti di sicurezza in Germania.
Ovviamente, se si fosse formato mezzo mg di ossido, non si sarebbe staccato tutto quanto dalla superficie (probabilmente quasi niente) e quello che si fosse staccato non sarebbe finito tutto nell'aerosol, e quello finito nell'aerosol non lo avrei trattenuto tutto nei polmoni.
