Topné prvky GLOBAR z karbidu křemíku

Karbid křemíku (SiC) je ideálním materiálem pro vysokoteplotní elektrické pece, protože nabízí větší spolehlivost při vyšším zatížení než kovové prvky. Prvky GLOBAR SiC jsou vyráběny z rekrystalizovaného karbidu křemíku alfa, který v tomto ohledu dosahuje vynikajících parametrů.

Existují různá topná tělesa SiC navržená tak, aby splňovala různé průmyslové požadavky. Výběr vhodného prvku může mít zásadní význam - od zajištění rovnoměrné distribuce tepla ve velkých skříňových pecích až po udržování přesné regulace teploty v technologicky vyspělých výrobních zařízeních.

Vynikající tepelná vodivost

Karbid křemíku (SiC), žáruvzdorný keramický materiál složený z křemíku a uhlíku, má extrémně tvrdý povrch (9 na Mohsově stupnici) a vynikající odolnost proti korozi, oxidaci, tepelným šokům, opotřebení a opotřebení. Kromě toho je SiC vynikajícím elektrickým izolantem; po dopování hliníkem, borem, heliem nebo dusíkem se z něj dokonce mohou stát polovodiče typu P nebo N pro účely výroby zařízení.

Keramika, která je vybírána pro svou vynikající chemickou stabilitu a pevnost při vysokých teplotách, je stále oblíbenější volbou pro vyzdívky pecí a pecí. Používá se v přístrojích, metalurgii, lehkých chemikáliích, keramice, analytických testech, vědeckém výzkumu a také se dobře hodí pro vysokoteplotní aplikace díky své nízké hustotě, rychlosti tepelné roztažnosti, výjimečným vlastnostem odolnosti proti otěru. Kromě toho je keramika díky své velké stabilitě v prostředí bohatém na kyslík vhodná pro použití v jaderných reaktorech.

Topná tělesa z karbidu křemíku mají ve srovnání s jinými keramickými materiály, včetně porcelánu a porcelánového smaltu, vynikající tepelnou vodivost a odolnost proti oděru. Jejich teplotní rozsah je až 1600 stupňů C s minimální ztrátou pevnosti v důsledku otěru, nárazu nebo koroze; ve skutečnosti je karbid křemíku díky svým vlastnostem v těchto oblastech ideální pro konstrukce průmyslových zařízení, jako jsou drtiče, brusky, pece žáruvzdorné cihly.

Karbid křemíku se může pochlubit působivými tepelnými vlastnostmi i elektroizolačními schopnostmi, díky nimž je vhodný pro mnoho elektronických zařízení, jako jsou termistory a varistory, přičemž topné prvky z karbidu křemíku slouží jako ideální tepelné rozhraní mezi rezistory a jejich okolím.

Krystalová struktura karbidu křemíku je pevně kompaktní a kovalentně vázaná, což je příčinou jeho vysoké teploty tání. Primární koordinační tetraedry složené ze čtyř atomů křemíku a čtyř atomů uhlíku jsou přes své rohy spojeny do polytypických struktur, které poskytují zvýšenou odolnost proti oxidaci a alkalickým kyselinám.

Existují různé typy ohřívačů z karbidu křemíku, z nichž každý je speciálně přizpůsoben pro jinou aplikaci. Například ohřívače typu SC jsou skvělou volbou pro prostředí zahrnující vysokoteplotní operace s nepřetržitou expozicí; typy H a W nabízejí vynikající přesnost regulace teploty, která je nezbytná při výrobě polovodičů.

Vysoká odolnost proti oxidaci

Karbid křemíku je extrémně tvrdý materiál s tvrdostí podle Mohse 9. Vyznačuje se vynikající tepelnou vodivostí a pevností při vysokých teplotách, díky čemuž je vhodný pro topné prvky pecí. Karbid křemíku navíc odolává chemickým reakcím v materiálech, které se jím zahřívají, takže jej lze použít v celé řadě aplikací, aniž by mezi zahřívanými materiály docházelo k nežádoucím reakcím.

Oxidace karbidu křemíku probíhá při pokojové teplotě pomalu, ale po zahřátí na 800 °C se rychle zvyšuje. V tomto okamžiku však jeho povrch pokrývá ochranná vrstva SiO, která zpomaluje rychlost oxidace až do jejího poškození - v tomto okamžiku se její rychlost výrazně zrychluje. Po dosažení teploty nad 1500 stupňů C se však tato ochranná vrstva naruší a ještě více zrychlí; což dále urychlí rychlost oxidace.

Aby se zabránilo oxidaci karbidů křemíku, je nezbytné udržovat v peci optimální teplotu. Dále je zásadní sledovat příkon, který je na ně přiváděn - pokud jeho úroveň klesne příliš pod očekávanou úroveň, může nastat čas na úplnou výměnu prvku.

Pokud hledáte úsporné řešení topného prvku, mohou být ideální topné prvky z karbidu křemíku typu D. Jsou vyrobeny z materiálu karbidu křemíku s vysokou hustotou a čistotou, jsou vysoce odolné vůči vysokým teplotám a náročnému prostředí a jsou potaženy různými povlaky, které zabraňují oxidaci a zvyšují výkon.

Stále oblíbenější jsou topná tělesa z karbidu křemíku typu E. Topná tělesa typu E, která mají nižší odpor než jejich protějšky typu D, se nejlépe používají v aplikacích se střední až vysokou teplotou, jako jsou průmyslové pece. Jejich odolnost vůči korozi je navíc činí ještě atraktivnějšími!

Tyto prvky jsou vytvářeny exkluzivním procesem, který kombinuje rekrystalizaci a infiltrační technologii a umožňuje vyrábět vysoce kvalitní komponenty. Tato metoda vytváří jemná zrna, která fungují jako spoje mezi většími zrny a pomáhají snižovat odpor prvku. Navíc po svařování při vysokých teplotách dochází k jeho dalšímu zpevnění; aplikace při této teplotě rovněž posiluje pevnost; díky tomu má tento výrobek mimořádně dlouhou životnost a zároveň nízkou tepelnou roztažnost, která se nedeformuje pod tlakem ani při vibracích.

Vynikající chemická stabilita

Karbid křemíku (SiC) je pevný a odolný keramický materiál, který je schopen odolávat extrémním teplotám a napětím a slouží jako elektronická součástka i jako chemicky stabilní materiál - tyto vlastnosti činí z SiC neocenitelný doplněk mnoha zařízení, která vyžadují odolnost a spolehlivost. Kromě toho SiC vykazuje vynikající chemickou stabilitu, díky níž je odolný vůči mnoha chemikáliím a zároveň je korozivzdorný.

Karbid křemíku se díky své chemické stabilitě stal materiálem, který se používá v mnoha žáruvzdorných aplikacích, od keramických dlaždic v automobilových brzdách a neprůstřelných vestách až po kondenzátory, kde díky své odolnosti odolává vysokonapěťovým rázům. Karbid křemíku je také surovinou pro výrobu keramických součástí pro letecký, automobilový a elektronický průmysl.

SiC je anorganická sloučenina složená z křemíku a uhlíku s chemickým vzorcem SiC, která byla poprvé synteticky vyrobena v roce 1893 pro použití jako brusivo. K jeho výrobě se často používá slinování, které zahrnuje zahřívání při vysokých teplotách, dokud se jeho zrna nespojí v jednu pevnou hmotu. SiC lze také tvarovat do tvrdé keramiky odolné proti opotřebení pro použití v metalurgii nebo v neprůstřelných vestách.

Elektrické vlastnosti prvků SiC jsou určeny jejich pásmovou mezerou neboli energií elektronů potřebnou k přechodu z valenčního pásma do pásma vodivosti, která určuje, zda se jedná o materiál typu vodič nebo izolant. Vodiče mají obvykle úzké pásové mezery, zatímco izolátory široké - SiC má přechodnou pásovou mezeru mezi izolátory a vodiči, a proto se považuje za polovodičový materiál.

SiC lze vylepšit jako polovodič jeho dopováním příměsemi, jako jsou hliník, bór, gallium, dusík a fosfor; tyto příměsi mění jeho krystalovou strukturu a vytvářejí polovodiče typu p nebo n. Další dopování by dokonce mohlo umožnit supravodivost.

SiC může být během vypalování keramiky ohrožen těkavými výpary z jiných materiálů v peci, například alkalickými výpary, halogenovými plyny nebo halogenidy kovů. Jejich přítomnost může způsobit korozi jeho nosných otvorů a nakonec ho rozbít; aby se tato možnost minimalizovala, měla by být pec navržena tak, aby se tyto výpary minimalizovaly, a zároveň by měla být zajištěna dostatečná ventilace.

Dlouhá životnost

Karbid křemíku (SiC) je tvrdá krystalická sloučenina křemíku a uhlíku, která má mnohostranné využití. Jako žáruvzdorná keramika odolává extrémně vysokým teplotám i plynným kontaminantům, takže je vhodný pro průmyslové pece a aplikace pro testování úniku plynů. Díky této pozoruhodné odolnosti lze SiC nalézt i v různých topných tělesech používaných v odvětvích tepelného zpracování.

Jedním z klíčových faktorů pro prodloužení životnosti ohřívače z karbidu křemíku je správné zacházení a péče. Přestože nejsou odolné vůči mechanickému poškození způsobenému hrubým zacházením, pády (i během balení) nebo násilným ohýbáním, ke kterému dochází při skladování, vybalování nebo instalaci; prvky z karbidu křemíku jsou náchylné k prasklinám nebo zlomům, které negativně snižují životnost a výkon.

Karbid křemíku se nejlépe osvědčuje, když se používá v prostředí bez vodních par, protože ty mohou leptat jeho povrch a časem oslabit odolnost. Škodlivé účinky mohou mít i další procesní páry, jako jsou alkalické páry a halogenidy kovů - tyto chemikálie mohou chemicky napadat nebo kondenzovat v jejich nosných otvorech a omezovat průtok, což vede k předčasnému selhání prvků z karbidu křemíku.

Aby se minimalizovaly jejich negativní dopady, měly by být prvky z karbidu křemíku umístěny v prostředí, které jim umožňuje volně dýchat a zároveň je chrání před vibracemi a nárazy, které mohou přispět k předčasnému selhání prvku. Měly by se také pravidelně kontrolovat, zda nevykazují známky opotřebení, aby bylo možné případné poškození nebo známky opotřebení okamžitě opravit - tím se prodlouží jejich životnost a zároveň se zvýší celková teplotní rovnoměrnost pece, což povede k vyšší účinnosti systému tepelného zpracování.