Zirconium glühen: Drahtfarbe / Zirconiumdioxid

Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid mechanische Stabilität 03Zirkonium Draht geglüht - Ultraschall Makro

Update: Neue Makro-Kamera.

Ich teste in diesem Beitrag wie sich eine Zirconium-Wicklung beim Erwärmen mit unterschiedlichen Temperaturen verhält. Ab wann wird man Produktionsrückstände los, welche Farben entwickelt der Draht unter Wärme, und wie stabil ist Zirconiumdioxid beim Dampfen?


Inhalt

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

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Zirconiumdraht, unbehandelt

Zirconium Draht - Oberfläche unbehandelt 02Zirconium Draht - Oberfläche unbehandelt 01

Produktionsrückstände & Glühfarben

Ich möchte wissen ab wann man die Produktionsrückstände los wird, und wie sich die Drahtfarbe bei Erwärmung verändert.

Pro Durchgang erwärme ich die Wicklung einmal für ca. 4 Sekunden, dann noch mal 10 Sekunden, und lasse den Draht an der Luft normal abkühlen.

Ich verwende den Armour Pro Mod, der ein gutes TC-Regelverhalten hat – vor allem aber ist der TCR-Wert bei ihm simpel zu ändern. 😉

Wicklung: 7 Windungen auf 2mm: SteamEngine: 0,327Ω
Real: 0,326 (Milliohmmeter)
Akkuträger: Armour Pro: 0,32Ω

Wie bei jedem Akkuträger sind die folgenden TCR- und Temperaturwerte mit Sicherheit nicht genau – vielleicht sogar SEHR ungenau. TCR-/Temperaturwerte sind von Akkuträger zu Akkuträger nur sehr vage übertragbar. Ich habe sie hier nur als „Marker“ vermerkt, damit Du sehen kannst mit welchen Werteabständen ich gearbeitet habe, und wie sich das auf die Drahtfarbe ausgewirkt hat.
Und sorry für die Fotoqualität – ist immer auch Glückssache ob sie mit meiner Fotoausrüstung was werden. Unten beim Dioxid-Test sind sie besser gelungen. Spenden für besseres Equipment gerne hier abkippen: Sammelkasse Equipment

  Kommentar TCR °C
Zirconium Glühen 245 200 Dies ist das TCR-/Temperatur-Setting mit dem ich ganz normal dampfe. Die Rauchwolke war sogar bei dieser Temperatur schon da. Man könnte es also jetzt schon dabei belassen, wenn es darum geht Produktionsrückstände zu entfernen. 245 200
Zirconium Glühen 245 270 +70°C. Gleich eine deutlich höhere Temperatur, damit das hier nicht 100 Fotos werden *ächz*… Von kalt zu warm verlaufen die Farben von gelb, gold, braun, in blau- und violett-Töne, hellblau, und dann wieder silbrig. 245 270
Zirconium Glühen 245 295 +20°C Hübsch. 🙂 245 295
Zirconium Glühen 245 315 +20°C. Man sieht: Ausgehend vom „dampft gut“-Setting kann man die Temperatur einfach auf maximal stellen, wenn man den Draht bunt „glühen“ möchte. Glühen tut hier aber noch nix. 245 315
Zirconium Glühen 255 315 Temperatur geht nicht höher einzustellen, also erhöhe ich nun den TCR um jeweils 10… 255 315
Zirconium Glühen 265 315   265 315
Zirconium Glühen 275 315   275 315
Zirconium Glühen 285 315   285 315
Zirconium Glühen 295 315 Zirconiumdioxid Ab hier könnte man evtl. „aufgeschichtetes“ Zirconiumoxid vermuten. 295 315
Zirconium Glühen 305 315 Zirconiumdioxid Ich würde sagen: Ja. 305 315
Zirconium Glühen 315 315 Zirconiumdioxid Ab hier definitiv. Ein weißlicher „Schleier“ beginnt sich zu entwickeln. 315 315
Zirconium Glühen 325 315 Zirconiumdioxid   325 315
Zirconium Glühen 335 315 Zirconiumdioxid   335 315
Zirconium Glühen 345 315 Zirconiumdioxid - Mitte glühte kurz Durch das Einschwingen der TC-Regelung glühte ab hier die Mitte der Wicklung kurz & schwach auf. 345 315
Zirconium Glühen 355 315 Zirconiumdioxid   355 315
Zirconium Glühen 365 315 Zirconiumdioxid   365 315
Zirconium Glühen 375 315 Zirconiumdioxid - Glüht ständig leicht pulsierend Ab hier glüht die Mitte ständig, leicht pulsierend. 375 315
Zirconium Glühen 385 315 Zirconiumdioxid   385 315

Der Draht wird, ohne Lupe betrachtet, immer grauer, je mehr Oxid sich bildet.

Interessanterweise bildet sich bei Zirconium schon „weißes Oxid“ bevor der Draht sichtbar glüht. Das ist bei Titan anders – dort bildet sich die weiße Schicht später.

Fazit Produktionsrückstände

Produktionsrückstände lassen sich bei einer Temperatur entfernen, bei der noch kein „aufgeschichtetes“ grau-weißes Dioxid entsteht.

Es kann aber trotzdem gewünscht sein den Draht zu glühen – um Hot Spots zu entfernen, oder um eine benutzte Wicklung per Wet Burn schneller wieder auf Vordermann zu bringen. Dabei entsteht dann das „aufgeschichtete“ Dioxid auf der Drahtoberfläche. Macht datt Watt?

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Zirconiumdioxid – Stabilität

Ob Zirconiumdioxid beim Einatmen schädlich ist weiß kein Mensch. Nehmen wir mal kurz an es wäre schädlich, dann wäre die nächste Frage ob es sich beim Dampfen vom Draht ablöst.

Ich mache also ein paar Versuche die mir helfen sollen die Stabilität der Oxidschicht in der Anwendung „Dampfen“ einzuschätzen.

Da sich beim Dampfen die Wicklung zuschmoddern wird, und ich diesen Dreck später entfernen muss um die Oxidschicht zu betrachten, muss ich erstmal testen ob/wie sich diverse Reinigungsmethoden auf die Oxidschicht auswirken:

Reinigungsmethoden

      • In Wasser getunkt, darin geschüttelt: Oxid noch da (*hust* man kann’s ja mal versuchen 😉 😀 ). Zumindest ist damit geklärt das es sich bei dem weißlichen Zeugs auf den Fotos nicht um Koks Mehl handelt. 🙄 😉
      • Wet Burn mit TCR 245 / 200°C: Keine Änderung.
      • Wet Burn mit TCR 385 / 315°C: Keine Änderung.
      • Mit weicher Kunststoffbürste trocken drauf rumgeschrubbelt: Keine Änderung.
      • Zwischenstand, jetzige Ausgangslage:
        Zirconium Glühen - Zirconiumdioxid
      • 60 Minuten 120-Watt-Ultraschall mit entmineralisiertem Wasser, das am Ende 78°C warm war: Keine Änderung:
        Zirconium Glühen - Zirconiumdioxid, dann 60min Ultraschall
        Die Oxidschicht bleibt also auch vom Ultraschall unversehrt.
        Den Ultraschall will ich später zum Reinigen nutzen, um auszuschließen das sich versehentlich frisches Oxid beim Erhitzen an der Luft bildet, was das Ergebnis verfälschen würde.

Dampfen mit Zirconiumdioxid

Im Dienste der Wissenschaft *hust* dampfe ich nun todesmutig eine Dioxid-verseuchte Wicklung *hust* (menno, ich will auch mal in der Sprache der Bild-Zeitung schreiben). 😉 

      • Ich dampfe 50 ml Basis, mit 3mg Nikotin, ohne Aroma, bei 245 TCR und 205°C (Armour Pro).
      • So sieht die Wicklung danach aus:
        Wicklung Zirkonium Dioxid - 50ml
      • Nun reinige ich ohne Dry Burn, ausschließlich mit 120 Watt US (Ultraschall), mit entmineralisiertem Wasser. Der Verdampfer liegt mit der Wicklung nach oben im US.
        Die Wicklung muss für die Fotos jeweils getrocknet werden. Ich erwärme/trockne die Wicklung nicht auf dem Akkuträger, um eine versehentlich zu hohe Temperatur auszuschließen (die frisches Oxid bilden könnte). Stattdessen verwende ich einen Föhn zum trocknen.

        • Nach 5 Minuten US. Die Watte war noch in der Wicklung, deshalb hängen da noch ein paar Fasern.
          Wicklung Zirkonium Dioxid - Ultraschall 5 Minuten 01Wicklung Zirkonium Dioxid - Ultraschall 5 Minuten 02
          Die Wicklung ist immer noch deutlich silbrig. Die Dioxidschicht scheint mir unversehrt.
        • Nach insgesamt 10 Minuten US:
          Wicklung Zirkonium Dioxid - Ultraschall 10 Minuten 01Wicklung Zirkonium Dioxid - Ultraschall 10 Minuten 02
          Sieht genauso aus. In dem Bereich wo die Wicklung am wärmsten war ist auch der Schmutz hartnäckiger…
        • Nach insgesamt 15 Minuten.
          In dieser 5-Minuten-Session lege ich den Verdampfer kopfüber in den US, und so dass die Wicklung direkt über einem der beiden Ultraschallgeber zu liegen kommt, was die Reinigung deutlich begünstigt:
          Wicklung Zirkonium Dioxid - Ultraschall 15 Minuten 02
          Da sind noch ein paar Schmutz-Atome auf der dritten & vierten Wendel von rechts, aber der Blick auf die Oxidschicht ist frei genug – und die ist überall noch vorhanden.

Noch mal das Ausgangsfoto dazu:
Zirconium Glühen - Zirconiumdioxid, dann 60min Ultraschall

Fazit Zirconiumdioxid-Stabilität

Die Oxidschicht bleibt auf dem Draht, es löst sich nichts ab, und ich kann mit diesem enttäuschenden Ergebnis meinen Beitrag leider doch nicht an die Bild-Zeitung verkaufen, also doch wieder nur Margarine statt Butter… 🙁 😉

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Starkes Glühen

Nun interessiert mich noch was passiert wenn der Draht richtig stark glüht, bis zum Exitus:

Mit 7 Watt, jeweils 10 Sekunden, kurz abkühlen, 6x wiederholt. Die Mitte der Wicklung glüht orange. Alles supi, und unverändert:

Zirconium Glühtest - 1 Minute, 7 Watt

Mit 10 Watt, jeweils 10 Sekunden, kurz abkühlen, 6x wiederholt. Die Beinchen beginnen mitzuglühen. Keine Änderung beim Dioxid:

Zirconium Glühtest - 1 Minute, 10 Watt

Mit 12 Watt, jeweils 10 Sekunden, kurz abkühlen, 6x wiederholt. Oh, oh, nach ca. 5 Sekunden wird es in der Mitte noch mal deutlich heller, hell-orange, es blendet schon leicht. Dort hat sich nun auch mehr Dioxid gebildet – und der Draht beginnt sich zu zerlegen (Einrisse):

Zirconium Glühtest - 1 Minute, 12 Watt - 01Zirconium Glühtest - 1 Minute, 12 Watt - 02

14 Watt: Reingucken is nicht, blendet stark. Nach ca. 8 Sekunden fliegen einzelne Funken von der Wicklung, ich stoppe. Nun ham wir Zirkoniumdioxid wie Sand am Meer:

Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid 01Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid 02Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid 03

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Ich will noch mal mit 14 Watt, doch stattdessen rät mir mein Akkuträger bei nächster Gelegenheit doch mal den Atomizer zu checken. 😀 Gut, der Draht ist also im Eimer…

Nur noch spaßeshalber schrubbe ich nun mit einem Mikrofaserlappen auf dem Zirconiumdioxid herum, ob es sich in dieser beeindruckenden Auftürmung wohl abschrubben ließe:

Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid mechanische Stabilität 01Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid mechanische Stabilität 02

Eher nicht. 

Ich werde forscher, erhöhe den Druck.

Es deutet einiges darauf hin das der Draht bei dieser Aktion einen Teil seiner strukturellen Integrität verloren hat:

Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid mechanische Stabilität 03Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid mechanische Stabilität 04Zirconium Glühtest 14 Watt - Zirconiumdioxid mechanische Stabilität 05

Das Zirkoniumdioxid hingegen sieht mir immer noch größtenteils unbeeindruckt aus, was bestätigt das es in dünner Schicht wirklich sehr stabil ist.

Die Fusseln sind vom Lappen.

Ich stelle außerdem noch fest das ich zaubern kann und die Drahtmitte nahezu vollständig in Zirconiumdioxid verwandelt habe (weshalb der Widerstand der Wicklung unendlich wurde). Beim nächsten mal wird es pures Gold, versprochen, mein König!

Bruchstücke:

Zirconium & Zirconiumdioxid - Coil Bruchstücke 01Zirconium & Zirconiumdioxid - Coil Bruchstücke 02

Ich kratze mit dem Fingernagel auf dem Bruchstück, ob ich was vom Zirconiumdioxid abkratzen kann. Dabei bricht das Bruchstück noch mal:

Zirconium & Zirconiumdioxid - Coil Bruchstücke 03

Zirconium & Zirconiumdioxid - Coil Bruchstücke 04Zirconium & Zirconiumdioxid - Coil Bruchstücke 05 Zirconium Zirconiumdioxid - Coil durchgebrannt

Fazit, starkes Glühen

Es war mir praktisch nicht möglich „schichtweise“ immer mehr Zirconiumdioxid auf den Draht zu bringen. Die normale Schicht bleibt beim mäßigen Glühen unverändert. Richtige Auswüchse, wortwörtlich, bekommt das ganze erst bei bei Temperaturen wo man den Draht zerstört. Und selbst diese „Berge“ des Zirconiumdioxid scheinen mir doch sehr stabil zu sein.

Glühen #2

Update: Ich habe nun eine bessere Makro-Kamera. Immer noch nicht ideal (am rechten Bildrand in hoher Vergrößerung nie scharf zu bekommen), macht aber schon mal deutlich aufschlussreichere Bilder als das was ich vorher hatte.

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Die folgenden Bilder (Klick macht so groß wie Dein Bildschirm ist) zeigen einen hell-orange geglühten Draht.

Zirkonium Draht, geglüht - Ultraschall Übersicht

Am rechten Randbereich war die Temperatur niedriger, noch so das der bunte Farbverlauf entstand. Diesen schaue ich mir nun genauer an.

 Zirkonium Draht, geglüht - Ultraschall MediumZirkonium Draht, geglüht - Ultraschall Nah

Nun vergleiche ich den Unterschied zwischen Dry Burn, mit Abpusten…

Zirkonium Draht geglüht - Dry Burn

…und darauf folgend 5-10 Sekunden Ultraschall:

Zirkonium Draht geglüht - Ultraschall Makro

Beim Eintauchen in den Ultraschall waberte sofort eine kleine graue Wolke vom Draht – die graue Substanz die in den Ritzen des Drahtes war. Die graue Substanz würde ich unter Produktionsreste einordnen – Schlacke vom verbrannten Schmiermittel vielleicht – oder illegal entsorgter Bauschutt. 😉

Fazit

Als Ideal nach der Erwärmung betrachte ich persönlich den Zustand „bunte Farben“. Aber wenn’s doch mal leicht glüht macht das auch nichts. Denn selbst FALLS Zirconiumdioxid schädlich sein sollte, kann man es nicht einatmen – es bleibt beim Dampfen auf dem Draht.

Update: Aufgrund dessen was ich nun mit der neuen Kamera sehen konnte würde ich das Fazit etwas ändern: Draht so erwärmen das er in der Mitte bunt wird, wie gehabt, und dann 1-2 Minuten in den Ultraschall geben, damit alles was locker auf dem Draht ist abgetragen wird.

Ich würde mein Equipment gern noch mal verbessern (mehr Megapixel), so dass noch mehr Schärfe & Vergrößerung möglich wäre. Wer das auch möchte: Sammelkasse Equipment

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