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    东莞市锦铭电热材料有限公司
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    电热合金的主要特性你知道吗

    来源:锦明电热材料   发布时间:2022-01-03 09:42:58

        一、炉内气氛

      
      1、空气
      
      电热合金在空气中高温下使用有较长的使用寿命其根本原因是由于空气中氧的作用,在合金表面形成一层氧化膜保护合金不再继续被氧化。其保护作用的好坏与氧化膜的生成过程及结构有关。在使用过程中,外界物质常会影响氧化膜的形成,从而降低合金的抗氧化性能,并缩短其使用寿命。
      
      对铁铬铝合金在高温下空气中氧化的研究表明,在800℃以下合金表面生成的氧化膜主要是由Fe2O3,Cr2O3和Al2O3组成的同晶型氧化物混合体,颜色较深。但由于在热力学上Al2O3比Fe2O3及Cr2O3更为稳定,随着温度的升高,Al不断地把Fe2O3及Cr2O3还原,并继续生成Al2O3,在大约1000℃以上,铁铬铝电热合金表面的氧化膜主要是由氧化铝组成,呈浅灰色,结构紧密与基体粘附性能好,具有优良的抗腐蚀性。
      
      镍铬合金在空气中表面生成墨绿色的氧化膜,成分主要是氧化铬,也有很好的抗氧化性能。
      
      在一定温度下合金表面生成氧化膜的厚度与合金的耐热性有关,铁铬铝合金的耐热性比镍铬合金好,所以其氧化膜比较薄。由于氧化膜与合金基体的膨胀系数不完全相同,当急剧升温和降温时容易使氧化膜破裂而脱落,薄的氧化膜其粘附性较好,受温度波动的影响较小,所以,铁铬铝合金元件使用时,因氧化膜脱落造成污染的危险性较小,这对于烧陶瓷、上珐琅等炉子是很重要的,因为这些炉子所处理的产品表面要求都很高。
      
      电热合金材料在出厂前虽然已经过热处理,在合金表面也已形成了一层氧化膜,但由于热处理的目的主要是进行再结晶,消除冷加工应力,提高材料的塑性,氧化膜的生成是伴随而来的。而且,由于热处理温度不高,保温时间也较短,生成的氧化膜不纯,抗腐蚀性也较差,用户在加工成各种形状的电热元件过程中还可能由于操作不慎而损坏合金表面,破坏了氧化膜的完整性,在使用过程中如果受到某些有害物质和气体的侵蚀,就会加速元件的破坏,影响使用寿命。但是,如果在使用前能对元件进行预氧化处理,使元件表面生成一层比较纯的氧化膜,就可以延长元件的使用寿命。为了得到尽可能长的使用寿命,还可以根据使用情况,隔一段时间重新氧化一次。
      
      预氧化处理的方法是将安装完毕的电热合金元件,在干燥的空气中通电加热到低于合金允许最高使用温度100-200℃,例如0Cr25A15A合金可加热到1050℃保温7-10小时,然后随炉缓冷即可。
      
      在真空中使用的电热合金元件,虽然没有有害气体的侵蚀,但也需要进行预氧化处理使生成较纯的氧化保护膜,以阻止电热合金元件在真空里的挥发。
      
      2、含碳气氛
      
      加热工件采用碳气保护,使工件不被氧化和脱碳,或者是为了提高工件的硬度和耐磨性能,采用渗碳的方法,都是工业上常用的一种既简单又经济的方法。实践证明,电热合金元件直接暴露在含碳气氛中使用时,无论在吸热型或放热型的含碳气氛中,如果使用温度不高,铁铬铝合金表面上生成的氧化铝保护膜是能够在一定程度上阻止碳化的,氧化铝纯度愈高渗碳的速度愈小。但是,随着温度的升高,铁铬铝元件的稳定性随着下降,说明元件表面的氧化膜逐渐遭到破坏,碳渗进去了,并生成某些碳化物,由于这些碳化物的共晶熔点较低,如果继续使用,元件有被熔断的可能,或由于碳化与氧化交替进行而使元件的基体的紧密组织遭到破坏而产生裂缝。如果在使用前经过很好地预氧化处理,或在元件表面涂复对元件无损害的高温无机釉层,都可以起到阻止元件的碳化的作用。
      
      Cr20Ni80电热合金在含碳气氛中有产生“绿蚀”的危险,即在渗碳气氛中,在高温下形成碳化铬,接着在合金晶界处发生选择性氧化而造成的一种破坏性很强的腐蚀作用。所以Cr20Ni80合金元件在900-1100℃温度范围内不要在放热型气体中使用,而Cr15Ni60合金则可以。另外,镍铬合金被碳化后其熔点会降低,元件在高温使用时要特别注意这一点。
      
      3、含卤族元素的气氛
      
      即使很微量的卤族元素(氟、氯、溴、碘)都会对所有的电热合金产生严重的腐蚀,甚至在很低的温度下也如此。例如铁铬铝合金对氯的腐蚀就很敏感,手汗中沾带的氯也会使铁铬铝电热元件产生腐蚀。因此,在制作元件时,应尽可能少用手去接触。
      
      4、含硫气氛
      
      某些保护气体中,常含有硫的杂质,还有筑炉用的某些材料,以及被加热工件带入炉内的油等,常会产生硫的污染。在含硫的气氛中,铁基的铁铬铝合金要比镍基的镍铬合金耐用得多。在含硫的氧化性气氛中铁铬铝合金特别稳定,但在含硫的还原性气氛中寿命有所减少。镍铬合金对硫很敏感,在含硫的气氛中硫与镍反应生成低熔点的硫化镍,并且影响氧化铬保护膜的形成,即使微量的硫也会降低镍铬合金元件的寿命。
      
      5、含氢和含氮气氛
      
      纯的氢气对电热合金无害处,氨分解气也没影响,但如果气体中混有氨的成分,则会缩短合金的使用寿命。
      
      铁铬铝合金在不含氧的非常干燥的氮气中使用,由于生成氮化铝而降低合金的最高使用温度。例如0Cr25A5A在氮气中最高使用温度会降到950℃。但是一般工业上用的氮气往往会含有少量的氧,氧能抑制氮化物的形成。如果能对铁铬铝合金使用前进行充分的预氧化处理,即使在纯的氮气中高温下使用仍会相当稳定的。
      
      氮气对镍铬合金影响不大。
      
      6、含水蒸气的气氛
      
      在窑炉里加热的材料往往会产生大量的水蒸气,水蒸气会影响合金表面氧化物保护层的形成并使它疏松且粘着性差,降低电热元件的寿命。这种影响铁铬铝合金要比镍铬合金严重得多。
      
      二、盐类和氧化物
      
      碱金属的盐类、卤族盐类、硝酸盐、硅酸盐和硼化物等都会干扰元件表面氧化物保护膜的生成,故对电热合金有害。重金属如铜、铅和铁的氧化物也是如此。氧化铁的斑点会防碍氧化膜的形成而造成局部地区受侵蚀。氧化铅因易于蒸发,并会沉积在炉内较冷的部位,使氧化铅的侵蚀往往发生在最预料不到的地方。
      
      元件即使在低温下也会被水溶性盐类所侵蚀。普通的食盐对合金也全产生严重的腐蚀。
      
      1、搪瓷和釉
      
      搪瓷和釉常含有有害的化合物,它们通过蒸发烟雾或粉末污染电热合金元件,影响元件的正常使用。
      
      2、金属
      
      一些熔化的金属及其金属蒸气如铜、铝、锌、锡和铅等,它们能与电热合金起反应。况且,这些金属易氧化,其氧化物会产生如上面所述的不良影响。
      
      3、耐火材料
      
      电热合金元件使用时应特别注意那些与加热元件直接接触的耐火材料,在选择时除了考虑其耐温性能外,还要注意其化学成分在使用温度下是否会与加热元件发生化学反应。支托元件用的耐火砖其氧化铝含量应在45%左右,在许多情况下,特别在高温下使用时应采用高铝耐火砖。砖中含的二氧化硅愈低其质量就愈好。三氧化二铁的含量也应尽量少,最好不超过1%。另外,碱性氧化物如Na2O、K2O等也应在0。1%含量以下。
      
      筑炉有时要用水玻璃作为粘合剂,但是,这种材料对电热合金会有有害的作用,应避免与元件直接接触。
      
      在高温下支撑材料与电热元件接触的地方往往由于泄漏电流过大而导致元件损坏,因此,高温下使用的支撑材料必须有足够大的绝缘电阻。
      
      加热器具使用的填充材料如氧化铝、氧化镁、氧化锆等对铁铬铝和镍铬电热元件都适用。
     
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