Wickeln mit Zirconium

Zirkonium Draht - TC GlühenZirkonium als Wickeldraht zum Dampfen? Wie ist es im Vergleich zu Edelstahl und Titan? Wie wickelt es sich? Welchen Widerstand und TCR hat es?

Update 1.1.2019: Geschwindigkeit im Vergleich zu Titan…


Inhalt

Falls bei den Begriffen im Beitrag Fragezeichen über'm Haupthaar aufplöppen: Abkürzungen & Begriffe

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Vorwort

Um Wicklungen herzustellen haben wir Dampfer schon diverse Drahtmaterialen zur Verfügung:
Drahtsorten Überblick –> Anmerkungen zu den Materialien

Mit Zirconium (oder „Zirkonium„) ist ein interessanter TC-fähiger Draht hinzugekommen. In der (SteamEngine)-Theorie hat es das Potenzial Edelstahl und sogar das schnelle Titan abzulösen, denn Zirconium ist in der Theorie sogar noch schneller als Titan, und hat noch bessere TC-Eigenschaften. Es ist nicht so steif wie Titan wodurch es sich gut wickeln lässt.

Mein Zirconium-Draht kommt von meiner Amazon-Wunschliste AM – Danke an den Schenker. 🙂 Laut Spezifikation hat dieser Draht:
0,40mm Durchmesser
4Ω/m (Nicht geprüft, wir werden gleich sehen ob’s in SteamEngine / Milliohmmeter dann hinkommt)
TCR: Keine Angabe.

Zirkonium Draht - Produktionsreste

Wicklung #1

Auf einer Motorwickelhilfe GB|FT (die ich sehr empfehlen kann) gewickelt, mit 1,97mm Durchmesser und 9,5 Windungen.

Zirkonium Draht - Wickeln 01Zirkonium Draht - Wickeln 02

Mit der Draht-Spezifikation des Händlers (4Ω/m) müsste das laut Steam Engine0,351Ω ergeben.

Widerstand real: 0,434Ω (Milliohmmeter). Das ist ein bisschen sehr viel Abweichung…
Aha, laut Messschieber hat der Draht 0,36mm statt 0,40mm. Ich könnte jetzt spekulieren das die Rolle falsch bestückt/beklebt wurde, und in Wahrheit 0,35er Draht auf meiner 0,40-gelabelten Rolle ist. Denn der 0,35er Zirconium ist beim Händler mit einem Widerstand von 5,2Ω/m spezifiziert (AM), und dann würde das in SteamEngine auch exakt passen: 0,441Ω in der Theorie vs. 0,434Ω Praxis = 0,007 Unterschied, also gaanix).

Zirkonium Draht - Gewickelt

Ausglühen & Dampfen

In Steam Engine ist „Zirconium (pure)“ mit einem TCR von 440 angegeben. Also beginne ich mal mit TCR 440, 20 Watt, 145°C: Rauchwolke steigt auf, der Draht ist in der Mitte blau. Hoppala, das ist schon mal ein bisschen sehr viel Temperatur für „145°C“:

Zirkonium Draht - TC Glühen

Egal, ich drehe den TCR noch höher, höher, höher. Bei 315 glühte es. Wieder runter, glüht nun auch noch bei 275 TCR, bei 250 nicht.

Zirkonium Draht - Orange Glühen

Watte rein, dampfen. Bei 110°C ist das Regelverhalten ohne Zug normal (Leistung sinkt stark ab). Darüber immer volles Rohr (20 Watt Maximalleistung eingestellt).

Zirkonium Draht - Mit Watte

Bei 110°C kann es real aber nicht dampfen, also hat der Draht mit Sicherheit keinen TCR von 440, und ist somit etwas anderes als das „Zirconium (pure)“ in Steam Engine. Sicherlich ist er legiert.

 Also versuche ich nun mal den echten TCR näherungsweise herauszufinden…

Esst mehr trocken Brot! Das gesparte Geld bitte hier hin:
-Tests • -Tests.

Zirconium TCR

Um dem TCR näher zu kommen teste ich 5 verschiedene Akkuträger, was gleich noch ein schönes Beispiel abgibt das TCR-Werte niemals Absolut-Werte sind, sondern je nach Akkuträger variieren. Ein „korrekter Wert“ für Akkuträger lässt sich immer nur vage angeben…

Zudem schaue ich mir bei der Gelegenheit die Widerstandsmessungen der Akkuträger an, und stelle fest das der Amour Pro meine Presa als bislang genauester Akkuträger überflügelt – mindestens hier im Kellerohmbereich. Der Verdampfer war bei jeder Ohm-Messung natürlich kalt.

Für die TCR-Tests messe ich den Verdampfer kalt ein, locke den Widerstand, und stelle die Temperatur überall auf 200°C ein, und passe den TCR dann jeweils so an das es gut dampft und ein leichtes Knistern mit & ohne Zug entsteht. Mein Liquid hat 45/45/10. Los geht’s:

Wicklung #1

9,5 Windungen
0,434Ω, realer Widerstand (Milliohmmeter)
Randnotiz: In Steam Engine passt dieser Wert nur wenn ich dort den Material-Widerstand des Drahtes auf 0,00508 (5,08Ω/m) erhöhe.

Ohm TCR Akkuträger
0,43 255 Armour Pro
0,47 290 P80
0,46 330 Aegis Legend Mod*
0,45 305 Presa (Arctic Fox)
0,47 305 VTC Mini (Arctic Fox)

*Verhält sich manchmal unterschiedlich, je nach Zugstärke.

TCR-Durchschnitt aller Akkuträger: 297

Wicklung #2 [/su_private] (Skyline) [/su_private]

6,5 Windungen
0,324Ω, realer Widerstand (Milliohmmeter)
Randnotiz: In Steam Engine passt dieser Wert nur wenn ich dort den Material-Widerstand des Drahtes auf 0,00540 (5,4Ω/m) erhöhe. Also, mit dem Mittelwert aus den beiden Wicklungen, liegt der reale Widerstand dieses Zirconium-Drahtes bei ca. 5,24Ω/m., was meine Vermutung stützt das hier 0,35er Draht (mit 5,2Ω/m) auf der 0,40-gelabelten Rolle gelandet ist.

Ohm TCR Akkuträger
0,33 245 Armour Pro
0,34 305 P80
0,35 300 Aegis Legend Mod
0,35 280 Presa (Arctic Fox)
0,35 285 VTC Mini (Arctic Fox)

TCR-Durchschnitt: 283
Durchschnitt aus beiden Wickelexperimenten: 290 

Randnotizen:
– Größter Unterschied (75) des TCR zwischen Armour Pro und Aegis Legend Mod. Man sieht: Es gibt nicht den „einen richtigen“ Wert.
– Bei ArcticFox wirken sich Werteänderungen geringer aus, da ist es ein bisschen „egaler“ was man einstellt.

Fazit: Der TCR dieses Zirconium-Drahtes liegt irgendwo bummelig bei ca. 300. Der Armour Pro Akkuträger ist mit seinem niedrigen TCR der einzige Ausreißer – und wird evtl. damit falsch liegen. Zumindest ist er von den anderen Akkuträgern quasi überstimmt. 😉 Der Legend Mod ist auch nicht gerade eine TC-Referenz – der macht manchmal was er will.

Zirconiumdioxid

Infos in Bezug aufs Dampfen fand ich gar keine, noch nicht mal Rumgerate. 😀 Was ich sonst dazu finden konnte bezog sich auf Bergmänner (Zirkonabbau), oder sonstige Personen die mit Zirconiumdioxid in loser Pulverform arbeiten, also mit richtigen Staubwolken in Kontakt kommen können.

Spekulation

Ich würde es so zusammenfassen, natürlich ohne Gewähr auf Richtigkeit:

  • Ob inhalativ aufgenommenes Zirconiumdioxid schädlich ist ist unklar. Es wird aber zu Feinstäuben gerechnet, die bekanntermaßen eher nicht gut sind, aber man fällt auch nicht gleich wie die Fliege von der Wand.
  • Falls schädlich, so könnte die kleine Menge auf einer Wicklung dennoch irrelevant sein. Wir atmen auch täglich Dieselruß ein, ohne zwingend davon Krebs zu bekommen.
  • Zirconiumdioxid auf der Wicklung löst sich beim Dampfen höchstwahrscheinlich gar nicht ab. Das ist eine Annahme, die ich aus der Erinnerung einer Titan-Diskussion ableite, nach der allgemein die Oxidschicht geglühter Metalle äußerst robust, abriebfest, temperaturfest und dauerhaft ist – man versiegelt das Metall damit quasi. Beim Dampfen ist die Temperatur erheblich geringer als beim Glühen, die Oxidschicht hält das locker aus.
  • Auf Wikipedia kann man lesen das Zirconiumdioxid (#1 / #2) äußerst stabil ist.

Korrekturen / Ergänzungen, mit Hand und Fuß, sehr gerne.

Sicheres Wissen

Wer ganz vorsichtig sein möchte:

  • Es bildet sich kein Zirconiumdioxid, wenn man den Draht mit gemäßigter Temperatur erhitzt. Und eine gemäßigte Temperatur ist auf jeden Fall ausreichend um Produktionsrückstände zu entfernen!

Aha. Und was ist eine „gemäßigte“ Temperatur?? 🙂 Nach meinen TC-Versuchen würde ich die benötigte Temperatur auf höchstens 250°C einschätzen. Es ist aber ganz einfach:

Taste Dich beim Erhitzen mit wenig Leistung heran. Sobald die Rauchwolke vom Draht aufsteigt, kannst Du noch etwas mehr Leistung geben, dann genügt es auf jeden Fall.

Zirconiumdioxid erkennst Du ohne Lupe wenn der Draht grau geworden ist. Unter der Lupe erkennst Du es an weißlichen Streifen.

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Zirkonium Geschwindigkeit

Theoretisch müsste Zirkonium 22% schneller als Titan sein. Zwei gleich dimensionierte Wicklungen:
Titan: 20,12 heat capacity
Zirkonium (pure): 15,74 heat capacity
Da wir hier aber wohl kaum einen „pure“ Zirconium haben, wird der Wert der heat capacity womöglich ebenfalls nicht stimmen, und könnte ebensogut höher als bei Titan liegen.

In einem Praxistest habe ich zwei gleich dimensionierte Wicklungen (0,40er Draht, 10 Umdrehungen auf 2mm Wihi) ausprobiert. Ich konnte keinen nennenswerten Unterschied feststellen, und wenn, dann würde ich sagen dass das Titan einen Tick agiler ist. Bei sehr viel Langeweile könnte man sich das am Oszilloskop noch mal anschauen, wenn man unbedingt einen Sieger per „Zielfoto“ küren möchte.

Vorläufiges Fazit

Zirkonium taugt als Standarddraht, da er im Watt- und TC-Modus funktioniert, und einen ähnlich guten TCR wie Titan hat. Seine „TC-Stabilität“ (Unempfindlichkeit gegenüber schwankenden Übergangswiderständen) liegt nur rund 13% unter Titan, und ist mit großem Abstand besser als bei Edelstahl.

Die Steifigkeit von Zirconium liegt gefühlt irgendwo zwischen Titan Gr1 und Edelstahl V2A. Man kann ihn problemlos mit der Hand wickeln. Ich bin aber aus Bequemlichkeit dazu übergegangen immer eine motorisierte Wickelhilfe zu verwenden, und da ist die Drahtsteifigkeit sowieso völlig egal, und man wickelt immer automatisch verwindungsfrei.

Auch für Verdampferköpfe wäre Zirkonium sehr gut, speziell für TC-Verdampferköpfe, was einen problemloseren Betrieb ermöglichen würde. Da Edelstahl aber leichter verfügbar und billiger ist wird das wohl eher nicht passieren…

Der Draht ist teurer, aber ob eine Wicklung nun 3,5 oder 7 Cent kostet ist sogar dann noch ziemlich wurscht wen man 10x am Tag wickelt. 😉

Gut ist das der Widerstand bei Zirkonium nicht so abenteuerlich tief liegt wie bei manch anderem Wickelmaterial (zB Gold, Silber, Wolfram), sondern fast gleich wie bei Titan ist (ein Tickchen höher), und daher ist es kein Problem praxistaugliche Wicklungen mit Zirconium herzustellen.

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Links & Kommentare

Zirkonium Draht - Produktionsreste

Zirkonium Draht - TC Glühen

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