Piikarbidilämmityselementit

Piikarbidi (SiC) on erittäin kova ja kiteinen aine, jota esiintyy luonnossa vain hyvin rajallisia määriä, kuten moissanite-jalokiveä. Suurin osa SiC:stä tuotetaan nykyään synteettisesti valokaariuuneissa käyttäen raaka-aineina piihiekan ja hiilikoksin seoksia.

Globarin piikarbidilämmityselementit on suunniteltu käytettäväksi korkean lämpötilan sähköuuneissa ja muissa sähkölämmityslaitteissa, joita käytetään magneettisten materiaalien, keramiikan, lasin ja jauhemetallurgian aloilla. Niiden ominaisuuksiin kuuluu niiden korkea käyttölämpötilan kestävyys korroosiota ja hapettumista vastaan sekä pitkä käyttöikä minimaalisella muodonmuutoksella, ja ne on helppo asentaa ja huoltaa.

Kovuus

Piikarbidi kestää korkeita lämpötiloja säilyttäen samalla mekaanisesti terveenä, joten se on ihanteellinen materiaali käytettäväksi teollisuusuunissa sekä luodinkestävien liivien ja keraamisten levyjen vahvistimena sen poikkeuksellisen kovuuden, lujuuden ja lämpöshokkien kestävyyden vuoksi.

Teollisesti tuotettua piikarbidia voidaan valmistaa erilaisilla tekniikoilla, kuten sintraamalla, reaktiosidonnalla, kiteiden kasvattamisella ja kemiallisella höyrypinnoituksella (CVD). Piikarbidi tarjoaa poikkeuksellisen alhaisen tiheyden, jäykkyyden, kovuuden ja kulutuskestävyyden sekä korroosion- ja kemikaalinkestävyyden ja erinomaisen lämmönjohtavuuden yhdistelmän; lisäksi se toimii erinomaisena sähköisenä eristeenä, jota käytetään laajalti sovelluksissa, kuten tulenkestävissä materiaaleissa, vastuslämmitysjärjestelmissä, liekinsytyttimissä ja elektroniikkakomponenteissa.

Erinomaisen kestävyytensä ansiosta piikarbidia voidaan käyttää monissa sovelluksissa, kuten sintrausuunissa. Hapettuminen voi kuitenkin vaikuttaa sen pitkäikäisyyteen; kestävyyden lisäämiseksi sitä on ensin käsiteltävä erityiskäsittelyillä ennen käyttöä, kuten levittämällä sen pinnalle molybdeenidisilisidikerroksia, jotka lisäävät pinta-alaa ja parantavat sen kykyä vastustaa hapettumista, jotta se kestää paremmin korroosiota, hapettumista ja siten pidempää käyttöikää pidempään ja pidemmissä lämpötiloissa. Näin luodaan pitkäikäisempiä ja luotettavampia elementtejä, jotka kestävät korkeampia lämpötiloja pidempiä käyttöaikoja varten sekä korkeampia lämpötilaympäristöjä ja pidempiä ajanjaksoja ilman ongelmia.

Korroosionkestävyys

Molybdeenidisilisidit (MoSi2) ja piikarbidi (SiC) ovat erittäin haluttuja materiaaleja, kun valmistetaan korkean lämpötilan lämmityselementtejä, sillä niiden erinomaiset hapettumiskestävyysominaisuudet mahdollistavat piikerrosten muodostamisen haitallisilta ympäristöiltä suojaaviksi ja pidentävät elementtien käyttöikää.

korroosionkestävyys on olennainen osa kestävyyttä teollisuudessa. Korkea korroosionkestävyys auttaa suojaamaan lämmityselementtejä kulumiselta, joka muutoin voisi aiheuttaa ennenaikaisia vikoja kulumisen ja kulumisen vuoksi, ja auttaa näin ehkäisemään haurastumista tai vikaantumista ja pidentämään niiden käyttöikää.

Piikarbidi on erittäin kova ja tiivis kiteinen pii- ja hiiliyhdiste. Synteettisesti tuotettua materiaalia käytetään sovelluksissa, jotka vaihtelevat hiekkapapereista ja leikkuutyökaluista valodiodien (LED) puolijohdealustoihin. Lämpökäsittelysovelluksissa käytetään usein piikarbidia uunien tyynyjä tai kiekkotarjottimien kannattimia tai sähköuunien vastuslämmityselementtejä.

Piikarbidi vanhenee käyttölämpötilan ja sen kautta haihdutetun tehon mukaan, ja useimmat valmistajat antavat arvionsa, jotka perustuvat enimmäistehon tuottamiseen pidemmän ajanjakson aikana. Pinnalle muodostuu myös piidioksidikalvoja, jotka edistävät sen vanhenemista, vaikka erityiset hitsaustekniikat, jotka sulkevat elementin johtavalla pinnoitteella, voivat estää tämän korroosiota aiheuttavan kalvon muodostumisen.

Lämmönjohtavuus

Materiaalien lämmönjohtavuus riippuu sekä niiden molekyylikoostumuksesta että lämmön kulkeman matkan pituudesta, ja suurempi lämmönjohtavuus saavutetaan, kun useampi atomi tai molekyyli sijaitsee lähempänä toisiaan alueella ja kun atomien tai molekyylien väliset etäisyydet ovat lyhyempiä, mikä edellyttää niiden liikkumista.

Piikarbidilla on korkea lämmönjohtavuus, joten se on erinomainen materiaalivalinta lämmityselementteihin. Piikarbidilla on teollisesti valmistetuista keraamisista materiaaleista korkein sähkönjohtavuus; lisäksi sen käyttöikä on yli kaksi vuosikymmentä jatkuvassa käytössä.

Heti kun lämmityselementti alkaa toimia, sähköenergia muuttuu lämmöksi Joulen lain mukaisesti: W = I2R (jossa teho watteina, virta ampeereina ja resistanssi mitataan ohmeina). Tämä johtaa lämpötilan nousuun verrannollisena jännitteeseen - nopeampi lämpeneminen tarkoittaa siis suurempaa jännitettä!

On kuitenkin tärkeää pitää mielessä, että piikarbidielementtien metallurginen rakenne voi muuttua ajan myötä, mikä puolestaan vaikuttaa niiden kestävyyteen. Hapettuminen piikarbidien raerajoilla voi aiheuttaa eroosiota, joka johtaa piikalvon muodostumiseen, joka vähentää kestävyyttä ja lyhentää samalla käyttöikää; toinen tapa, jolla kestävyyteen voi vaikuttaa, on sen kyky käsitellä syklisiä sovelluksia.

Kestävyys

Piikarbidi on erittäin kestävä materiaali, joka kestää korkeita lämpötiloja, joten se on ihanteellinen materiaali korkean lämpötilan lämmityselementteihin. Lisäksi tämä kestävyys auttaa pidentämään sen käyttöikää ja alentamaan huoltokustannuksia - molemmat tekijät ovat ratkaisevassa asemassa, kun tarkastellaan lämmitysratkaisujen pitkän aikavälin tehokkuutta ja säästöjä.

Piikarbidimateriaali on poikkeuksellisen kestävää, koska se kestää kulutusta ja sillä on alhainen lämpölaajenemisnopeus; näiden ominaisuuksien ansiosta piikarbidielementit kestävät suurempia kuormituksia kuin metalliset vastineet jopa korkeissa lämpötiloissa.

Piikarbidi tarjoaa monia etuja, jotka tekevät siitä erinomaisen valinnan sähkölämmityssovelluksiin, kuten uuneihin, uuneihin ja muihin korkean lämpötilan teollisuusprosesseihin. Piikarbidi on edullinen ja kestävä valinta verrattuna molybdeenidisilisidiin (MoSi2), jota käytetään myös yleisesti lämmityselementteinä.

Keith Company käyttää silikonikarbidielementtejä monissa sähkölämmitteisissä uuneissaan ja uuneissaan, jotka helpottavat lämmitystä, kuten uuneissa, joiden leveysvaatimus on suuri tai pitkä ja joihin ei voida asentaa metallielementtejä. Ne kestävät korkeampia käyttölämpötiloja ja wattikuormituksia kuin MoSi2-elementit ja ovat samalla helposti vaihdettavissa kuumina.