淺析高溫電熱材料（Ⅱ）

時(shí)間：2020-01-05作者：淮安市磐巖新能源科技有限公司瀏覽：181

磐巖（）的小編今天介紹高溫電熱材料的發(fā)展。


·非金屬電熱材料
表2是不同非金屬電熱元件在大氣環(huán)境下對(duì)應(yīng)的安全使用溫度。

 

碳化硅發(fā)熱體
SiC電熱元件俗稱硅碳棒，是以高純度的綠色SiC為主要原料，經(jīng)2200℃高溫再結(jié)晶制成的非金屬發(fā)熱體，較高使用溫度為1350℃，其電阻隨使用溫度和時(shí)間而變化。它具有碳化硅制品的一系列物理化學(xué)特性，可顯示出無(wú)機(jī)高溫結(jié)構(gòu)材料的一系列優(yōu)越性能。普通SiC發(fā)熱體的使用溫度為1400℃左右，采用高溫均熱燒結(jié)、表面噴涂陶瓷、添加特殊物質(zhì)以及冷端在熔融硅中浸漬處理等技術(shù)而特制的碳化硅發(fā)熱體的使用溫度可提高到1600～1650℃(見(jiàn)表3)，在氬氣氣氛中甚至可高達(dá)1800℃。正常連續(xù)使用壽命一般在2000h以上，還具有直接使用商業(yè)電源的電阻性能。此外，有**報(bào)道，通過(guò)向碳化硅中加入粘合劑，所述粘合劑為纖維素類物質(zhì)，粘合劑占碳化硅重量的0.8%～1.2%，采用連續(xù)高溫?zé)Y(jié)工藝，獲得了碳化硅發(fā)熱部各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到碳化硅行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電阻值偏差縮小，紅熱均勻度偏差縮小，燒結(jié)成品率提高，生產(chǎn)周期縮短，耗能大大降低的碳化硅電熱元件。SiC電熱元件的主要優(yōu)點(diǎn)是熱輻射能力強(qiáng)，可精確控制溫度；在工業(yè)應(yīng)用上，通常加工成棒狀、條狀、板狀和U形等，使用方法簡(jiǎn)單，可并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)使用，可水平或豎直安裝；性價(jià)比較高；是中高溫工業(yè)電爐和實(shí)驗(yàn)電爐較常用的電熱元件。被廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、耐火材料等高溫工業(yè)領(lǐng)域。

 

目前，國(guó)外的SiC電熱元件的較高使用溫度已達(dá)到1650℃，在1600℃時(shí)可長(zhǎng)期使用。我國(guó)的碳化硅電熱元件在生產(chǎn)成品率和產(chǎn)品質(zhì)量上與國(guó)外存在較大的差距。主要存在問(wèn)題是完善碳化硅電熱元件的素?zé)に嚭蜔Y(jié)工藝，解決電阻離散性大和力學(xué)性能差等問(wèn)題。


鉻酸鑭發(fā)熱體
鉻酸鑭(LaCrO3)是一種鈣鈦礦型(ABO3)復(fù)合氧化物，具有熔點(diǎn)高(2490℃)，大氣中較高使用溫度可達(dá)1900℃，穩(wěn)定爐溫可達(dá)1800℃，是一種新型的高溫電爐用加熱元件。主要形狀為啞鈴型、螺紋型和等直徑型，其中等直徑型的使用較為廣泛。使用范圍一般在1500～1800℃，用鉻酸鑭發(fā)熱體的高溫電爐可應(yīng)用于單晶制備，精密陶瓷燒結(jié)，高溫玻璃熔煉和高溫?zé)崽幚淼阮I(lǐng)域。其主要優(yōu)點(diǎn)是能夠在大氣氣氛下使用到1900℃(表面溫度)，可獲得1800℃的爐溫；能在氧化氣氛下連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用，使用壽命可達(dá)3000h以上；可作為大小管式爐、箱式爐的發(fā)熱元件；用鉻酸鑭發(fā)熱元件裝配的電爐爐溫能夠精確控制，其爐溫穩(wěn)定度可在1℃之內(nèi)。主要缺點(diǎn)是高溫下與堿金屬發(fā)生作用，對(duì)鉻酸鑭材料的組織結(jié)構(gòu)造成破壞，使元件在高溫下無(wú)法使用。同時(shí)，高溫下不許與還原氣氛(如H2、CO等)接觸，因?yàn)樵诟邷叵逻€原氣體會(huì)使金屬La3+還原成金屬La從而破壞元件，影響使用。
目前，鉻酸鑭發(fā)熱體的制備工藝主要包括固相法、溶膠凝膠法、化學(xué)沉淀法、連氨法和水熱法等。依據(jù)鉻酸鑭的不同用途研究者可采用相應(yīng)的方法。日本及俄羅斯等國(guó)在20世紀(jì)90年代就已能批量生產(chǎn)LaCrO3直棒式發(fā)熱體，產(chǎn)品的電一致性很好，其性能可以滿足電爐生產(chǎn)技術(shù)的要求。國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)鉻酸鑭發(fā)熱元件的廠家較少，包頭稀土研究院是在20世紀(jì)80年代初期研究完成了啞鈴型鉻酸鑭發(fā)熱材料的研究工作，在1995～1996年成功研制了鉻酸鑭等直徑型發(fā)熱元件。雖然在某些技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到****水平，但整體上與國(guó)外相比還存在一定差距，主要是對(duì)鉻酸鑭的密度和熱膨脹性能的控制方面。


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