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    高溫電爐加熱元件:二硅化鉬\硅鉬棒
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    高溫電爐加熱元件:二硅化鉬\硅鉬棒

    硅鉬棒又稱二硅化鉬,二硅化鉬(MoSi2)電熱元件主要是以硅粉和鉬粉為原料,用粉末冶金方法經擠壓、燒結而成,簡稱硅鉬棒。這種元件在氧化氣氛中可以用到1650℃,是目前工業上在氧化氣氛中使用溫度max的電熱元件。

    硅鉬棒的形狀主要有U形、W形和O形三種,這是因為硅鉬棒在高溫下的熱塑性較大,以避免水平放置時在自重作用下的變形和便于克服高溫線膨脹。它與柄形硅碳棒相同,其冷端部加粗,以增大斷面面積,使電阻降低。

    硅鉬棒在氧化氣氛下加熱到1200℃以上發生如下反應:

    2MoSi2 + 7O2→2MoO3↑+4SiO2

    MoO3揮發掉,SiO2就附在元件表面生成致密的石英玻璃膜,保護基體不再氧化。因此,硅鉬棒的抗氧化性很好,在氧化氣氛下額定使用溫度可達1700℃(低于石英溶點1713℃)。如因為機械的或化學的損傷而破壞了Si02膜,在使用過程中還會自動再次生成。

    硅鉬棒的性能與金屬陶瓷材料相似,在室溫下既硬又脆,抗沖擊強度較低;抗彎、抗拉強度較好; 在1350℃以上便會發生塑性變形,伸長率約5%。冷熱急變性良好,冷卻后恢復脆性。硅鉬棒的電阻率較小,其電阻-溫度特性與金屬的相似,為正溫度特性,從室溫到高溫,電阻率隨溫度增長較快,因而具有可自動防止升溫過快的優點。

    硅鉬棒特別適于在空氣、氮、二氧化碳和惰性氣體(氦、氖、氬)中工作,在還原性氣氛(CO、分解氨和碳氫化合物)中也得到很好的效果,水蒸氣對其無害,氫會破壞其保護膜,而形成一種碳氫化合物,但當溫度低于1350℃時仍能應用。氫氣的露點越低 (即水分含量越低),硅鉬棒的允許使用溫度越低。硫、氟、氯和堿對元件有害,酸類對元件發生反應,應避免接觸。硅鉬棒在各種氣氛中的額定使用溫度見表。

    表 硅鉬棒在各種氣氛中的額定使用溫度

    爐內氣氛 額定使用溫度/℃
    空氣及氧 1700
    1550
    干氫 1350
    濕氫(露點10℃) 1400
    分解氨 1400
    惰性氣體(氦、氖、氬) 1500
    一氧化碳 1500
    二氧化碳 1600
    二氧化氮 1700
    二氧化疏 1600
    甲烷 1350
    真空:1.33Pa 1300
    1.33×10-2Pa 1000


    硅鉬棒在真空高溫下會發生升華,真空度越高,其額定使用溫度極限越低。

    硅鉬棒使用時應注意的事項

    硅鉬棒的使用壽命一般在500h?1000h范圍內。它與硅碳棒不同,其電阻隨使用時間無明顯的變化,幾乎保持恒定,因此,在同一電爐內新老元件可以同時連接使用。如前所述,硅碳棒在使用過程中,由于氧化作用使電阻增加,逐漸發生老化,元件的使用壽命取決于氧化過程。但對硅鉬棒則不同,在使用中自由下垂懸吊時,其使用壽命則取決于加熱部的高溫力學強度。例如,在空氣氣氛中,在1600℃下使用一年后,硅鉬棒的常溫抗彎強度約為原來強度的1/3。因此,力學強度低的棒體,其使用壽命不可能達到很長,因為在高溫停爐冷卻時,熱應力可導致棒體損壞。顯然,任何能使強度下降的因素都將影響硅鉬棒的使用壽命。

    硅鉬棒怎么保養?使用硅鉬棒時,必須注意下列事項:

    1、使用新硅鉬棒時,要盡快地(在2h?3h內) 通過400℃?700℃低溫氧化區,并要在1200℃左右保持一晝夜,以便在高溫下進一步燒透。

    2、硅鉬棒的電阻隨溫度的上升而急劇增大,剛開始使用時,需要消耗很大的電流,因此,應采用低電壓。啟動電流務必不能超過300A,而啟動電壓則為工作電壓的1/4?1/3。這樣維持15min后,元件已處于熱態,才可供給工作電壓。

    3、電爐反復加熱冷卻的膨脹收縮,對棒體壽命有直接影響,因此,適于連續使用。當溫度在1200℃以上,連續操作使用最好,因為在間歇式爐內頻繁的加熱和冷卻,在元件內產生的熱應力以及Si02保護膜部分地剝落,致使發生破壞。因此,應盡量避免在800℃以下頻繁反復使用,即使爐子不使用時,爐溫最好也保持在1000℃左右。

    4、冷端部與導線接觸不良也會引起元件破壞, 因此,要經常將接線夾頭的緊固螺釘擰緊。

    5、隨著爐溫的升高,元件表面負荷下降,因此,其表面負荷必須嚴格控制在陰影范圍內。在1500℃爐溫時,額定表面負荷為l5W/cm2。

    6、硅鉬棒不存在硅碳棒那樣的老化現象,所以,使用日久的硅鉬棒可以和未經使用的新棒串聯或并聯在一起同時使用。

    7、例如在氫氣氣氛中,SiO2保護膜可能被還原而遭破壞。因此,在氫氣氣氛中使用后,應向爐內通入空氣,在1500℃下加熱lh,使棒體表面重新形成—層Si02保護薄膜。

    8、元件長時間儲存會發生低溫氧化,造成耐溫性能變差,工作壽命減短。因此,暫時不用的元件, 每年應在1500℃下自身電熱5min,以排除潮氣,生長新的Si02保護膜。硅鉬棒使用時應注意的事項。

    9、硅鉬棒在裝到爐子上使用過一段時間以后,一般會發生硅鉬棒和導接線相連接的位置發生松動,在日常的使用檢修過程中,一旦發現此問題,要及時的進行加固,不然非常容易在打火的時候把硅鉬棒擊壞。

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    另外在硅鉬棒的日常使用過程中,還可能會出現接線噴鋁處發生炸裂的現象,這種情況的主要原因一般是窯爐的全封閉造成的水蒸氣無法正常排出,從而發生了電解鋁反應,從而造成這種問題,所以在選購硅鉬棒產品的時間,建議最好選擇一到兩家有實力的廠家,生產的產品品質足夠好,比如我們登封市創威碳化物制品有限公司。

    硅鉬棒加熱元件為什么不能低溫使用?

    硅鉬棒加熱元件,不應該在400℃至700℃溫度范圍內使用,因此在此不利條件下,元件將會發生低溫氧化致使元件毀壞。還有就是硅鉬棒加熱元件適宜在空氣、中性氣氛中使用,還原性氣氛如氫氣等會破壞保護層,氯和硫的蒸汽對元件有直接的損害。

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    硅鉬棒具有低溫容易氧化的特性,因此一定要快速通過700-1000這個溫度段,概況來說就是低溫區要快速過渡。

    當前文章:高溫電爐加熱元件:二硅化鉬\硅鉬棒

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