Szilícium-karbid fűtőelemek

A szilícium-karbid (SiC) egy rendkívül kemény és kristályos anyag, amely a természetben csak nagyon korlátozott mennyiségben fordul elő, mint a moissanit drágakő. A legtöbb SiC-et ma már szintetikusan állítják elő elektromos ívkemencékben, nyersanyagként kovahomok és szénkoksz keverékét használva.

A Globar szilícium-karbid fűtőelemeket magas hőmérsékletű elektromos kemencékben és más elektromos fűtőberendezésekben való használatra tervezték, amelyeket a mágneses anyagok, kerámia, üveg és porkohászat iparágai használnak. Jellemzőik közé tartozik a korrózióval és oxidációval szembeni magas üzemi hőmérsékleti ellenállás, valamint a hosszú élettartam minimális deformációval, miközben könnyen telepíthetők és karbantarthatók.

Keménység

A szilíciumkarbid magas hőmérsékletet is kibír, miközben mechanikailag ép marad, így kivételes keménysége, szilárdsága és hőállósága miatt ideális anyag ipari kemencékben, valamint golyóálló mellények és kerámialemezek erősítőanyagaként.

Az iparilag előállított szilíciumkarbidot különböző technikákkal lehet előállítani, beleértve a szinterezést, a reakciókötést, a kristálynövekedést és a kémiai gőzfázisú leválasztást (CVD). A szilíciumkarbid az alacsony sűrűség, a merevség, a keménység és a kopásállóság, valamint a korrózió- és vegyszerállóság és a kiváló hővezető képesség kivételes kombinációját nyújtja; továbbá kiváló elektromos szigetelőként szolgál, amelyet széles körben használnak olyan alkalmazásokban, mint a tűzálló anyagok, ellenállásfűtő rendszerek, lánggyújtók és elektronikus alkatrészek.

Kiváló tartóssága miatt a szilíciumkarbid számos alkalmazásban használható, beleértve a szinterező kemencéket is. Hosszú élettartamát azonban befolyásolhatja az oxidáció; a tartósság növelése érdekében a felhasználás előtt először speciális kezelésekkel kell kondicionálni; például molibdén-diszilicid rétegeket kell felvinni a felületére a felület növelése és az oxidációval szembeni ellenálló képesség növelése érdekében, hogy hosszabb ideig és hosszabb hőmérsékleten is ellenálljon a korróziós oxidációnak, és így megnövelje élettartamát. Ezáltal hosszabb élettartamú és megbízhatóbb elemek jönnek létre, amelyek képesek magasabb hőmérsékletet elviselni a hosszabb üzemidő, valamint a magasabb hőmérsékletű környezetek és hosszabb időszakok problémamentes elviselésére.

Korrózióállóság

A molibdén-diszilicid (MoSi2) és a szilícium-karbid (SiC) nagyon keresett anyagok a magas hőmérsékletű fűtőelemek gyártásakor, mivel kiváló oxidációval szembeni ellenálló tulajdonságaiknak köszönhetően szilícium-dioxid védőréteget képeznek a káros környezet ellen, és meghosszabbítják az elemek élettartamát.

a korrózióállóság az ipari környezetben a tartósság szerves részét képezi. A magas fokú korrózióállóság segít megvédeni a fűtőelemeket a kopás ellen, amely egyébként a kopás és kopás miatt idő előtti meghibásodást okozhatna, segít megelőzni a törékenységet vagy a meghibásodást, és meghosszabbítja a hasznos élettartamot.

A szilíciumkarbid szilícium és szén rendkívül kemény és sűrű kristályos vegyülete. Ezt az anyagot szintetikusan állítják elő, és a csiszolópapírtól a vágószerszámokon át a fénykibocsátó diódák (LED) félvezető szubsztrátjáig számos alkalmazásban használják. A hőkezelési alkalmazásokban gyakran használnak szilíciumkarbid kemencetárcsákat vagy ostyatálca-tartókat, illetve elektromos kemencék ellenállásfűtő elemeit.

A szilíciumkarbid az üzemi hőmérséklet és a rajta keresztül elvezetett teljesítmény mennyisége szerint öregszik, a legtöbb gyártó a maximális kimeneti teljesítmény alapján ad becsléseket hosszabb időn keresztül. A felületén szilícium-dioxid-filmek képződése szintén hozzájárul az öregedéshez, bár a speciális hegesztési technikák, amelyek egy elemet vezető bevonattal zárnak le, megakadályozhatják ezt a korróziót okozó filmet.

Hővezető képesség

Az anyagok hővezető képessége függ mind a molekuláris összetételüktől, mind a hő átjutásához megtett távolságtól: nagyobb hővezető képességet akkor érhetünk el, ha egy területen több atom vagy molekula helyezkedik el egymáshoz közelebb, és ha az atomok vagy molekulák között rövidebb távolságot kell megtenni, amihez az atomok vagy molekuláknak mozogniuk kell.

A szilíciumkarbid nagy hővezető képességgel büszkélkedhet, így kiváló anyagválasztás fűtőelemek számára. Az iparilag gyártott kerámiaanyagok közül a szilícium-karbid rendelkezik a legnagyobb vezetőképességgel; emellett élettartama folyamatos használat mellett meghaladja a két évtizedet.

Amint egy fűtőelem működésbe lép, az elektromos energia a Joule-törvény alapján hővé alakul át: W = I2R (ahol a teljesítményt wattban, az áramot amperben, az ellenállást pedig ohmban mérjük). Ez az alkalmazott feszültséggel arányos hőmérsékletnövekedést eredményez - tehát a gyorsabb felmelegedés nagyobb feszültséget jelent!

Fontos azonban szem előtt tartani, hogy a szilíciumkarbid elemek kohászati szerkezete idővel megváltozhat, ami viszont hatással van a tartósságukra. A szilíciumkarbidok szemcsehatárainál bekövetkező oxidáció eróziót okozhat, ami szilikafilm kialakulásához vezet, ami csökkenti az ellenállást, miközben lerövidíti az élettartamot; a tartósságot befolyásolhatja továbbá a ciklikus alkalmazások kezelésének képessége is.

Tartósság

A szilíciumkarbid rendkívül rugalmas anyag, amely képes ellenállni a magas hőmérsékletnek, így ideális anyag a magas hőmérsékletű fűtőelemek számára. Ezenkívül ez a tartósság hozzájárul az élettartam meghosszabbításához és a karbantartási költségek csökkentéséhez - mindkét tényező döntő szerepet játszik a hosszú távú fűtési megoldások hatékonyságának és megtakarításainak figyelembevételekor.

A szilíciumkarbid anyag kiemelkedik kivételes tartósságával, mivel kopásálló és alacsony hőtágulási rátával rendelkezik; ezek a tulajdonságok lehetővé teszik, hogy a szilíciumkarbid elemek még magas hőmérsékleten is nagyobb terhelést viseljenek el, mint a fémből készült társaik.

A szilíciumkarbid számos olyan előnnyel rendelkezik, amelyek kiváló választássá teszik az elektromos fűtési alkalmazásokhoz, például a kemencékben, kemencékben és más magas hőmérsékletű ipari folyamatokban. A szilíciumkarbid gazdaságos és tartós választásnak bizonyul a szintén gyakran fűtőelemként használt molibdén-disziliciddel (MoSi2) összehasonlítva.

A Keith Company számos elektromos fűtésű kemencében és kemencében alkalmaz szilikon-karbid elemeket a könnyű fűtés érdekében, például olyan széles vagy hosszú szélességű kemencékben, amelyekben nem férnek el fémelemek. Ezek magasabb üzemi hőmérsékletet és wattterhelést képesek kezelni, mint a MoSi2-ek, miközben forrón könnyen cserélhetők.