grelni elementi iz silicijevega karbida

Silicijev karbid (SiC) je izredno trda in kristalinična snov, ki jo v naravi najdemo le v zelo omejenih količinah kot dragocen kamen moissanit. Večino SiC zdaj proizvajajo sintetično v električnih obločnih pečeh, pri čemer kot surovino uporabljajo mešanice kremenčevega peska in ogljikovega koksa.

Grelni elementi iz silicijevega karbida Globar so zasnovani za uporabo v visokotemperaturnih električnih pečeh in drugi električni grelni opremi, ki se uporablja v industriji magnetnih materialov, keramike, stekla in praškaste metalurgije. Njihove značilnosti so visoka temperaturna odpornost proti koroziji in oksidaciji ter dolga življenjska doba z minimalnimi deformacijami, hkrati pa so enostavni za namestitev in vzdrževanje.

Trdota

Silicijev karbid lahko prenese visoke temperature, hkrati pa ostane mehansko neoporečen, zato je zaradi svoje izjemne trdote, trdnosti in odpornosti na toplotne udarce idealen material za uporabo v industrijskih pečeh in kot ojačitev v neprebojnih jopičih in keramičnih ploščah.

Industrijsko proizveden silicijev karbid je mogoče ustvariti z različnimi tehnikami, vključno s sintranjem, reakcijskim spajanjem, rastjo kristalov in nanašanjem s kemičnimi parami (CVD). Silicijev karbid zagotavlja izjemno kombinacijo nizke gostote, togosti, trdote in odpornosti proti obrabi ter odpornosti proti koroziji in kemikalijam ter odlično toplotno prevodnost; poleg tega je izjemen električni izolator, ki se pogosto uporablja v aplikacijah, kot so ognjevzdržni materiali, sistemi uporovnega gretja, vžigalniki plamena in elektronske komponente.

Silicijev karbid se zaradi svoje odlične vzdržljivosti lahko uporablja v številnih aplikacijah, vključno s peči za sintranje. Vendar lahko na njegovo trajnost vpliva oksidacija; za povečanje trajnosti ga je treba pred uporabo najprej obdelati s posebnimi postopki, kot je nanašanje plasti molibdenovega disilicida na njegovo površino, da se poveča površina in poveča njegova sposobnost odpornosti proti oksidaciji za večjo odpornost proti koroziji oksidaciji za daljšo življenjsko dobo pri daljših časovnih obdobjih in temperaturah. Tako nastanejo trajnejši in zanesljivejši elementi, ki lahko brez težav vzdržijo višje temperature za daljši čas delovanja ter okolja z višjimi temperaturami in daljša obdobja.

Odpornost na korozijo

Molibdenov disilicid (MoSi2) in silicijev karbid (SiC) sta zelo iskana materiala pri izdelavi visokotemperaturnih grelnih elementov zaradi njunih odličnih lastnosti odpornosti na oksidacijo, ki jima omogočajo, da tvorita zaščitne plasti silicijevega dioksida pred škodljivim okoljem in podaljšata življenjsko dobo elementov.

korozijska odpornost je sestavni del trajnosti v industrijskih okoljih. Visoka stopnja korozijske odpornosti pomaga zaščititi grelne elemente pred obrabo, ki bi sicer lahko povzročila prezgodnjo okvaro zaradi obrabe in obrabe, kar pomaga preprečiti krhkost ali okvaro ter podaljša njihovo življenjsko dobo.

Silicijev karbid je izredno trda in gosta kristalna spojina silicija in ogljika. Ta material, ki se proizvaja sintetično, se uporablja v različnih aplikacijah, od brusnih papirjev in rezalnih orodij do polprevodniških substratov za svetleče diode (LED). Pri toplotni obdelavi se pogosto uporabljajo silicijevega karbida lopatke za peči ali nosilci za ploščice ali uporovni grelni elementi za električne peči.

Silicijev karbid se stara glede na delovno temperaturo in količino energije, ki jo oddaja, pri čemer večina proizvajalcev navaja ocene na podlagi največje izhodne moči v daljšem časovnem obdobju. K staranju karbidne trdnine prispeva tudi nastajanje plasti silicijevega dioksida na njeni površini, čeprav lahko specializirane tehnike varjenja, ki element zapečatijo s prevodno prevleko, preprečijo nastanek te plasti, ki povzroča korozijo.

Toplotna prevodnost

Toplotna prevodnost materialov je odvisna od njihove molekularne sestave in razdalje, ki jo prepotuje toplota, pri čemer je večja toplotna prevodnost dosežena z več atomi ali molekulami, ki so bližje skupaj na nekem območju, in krajšimi razdaljami med atomi ali molekulami, ki jih morajo premikati.

Silicijev karbid se ponaša z visoko toplotno prevodnostjo, zato je odličen material za grelne elemente. Silicijev karbid se ponaša z najvišjo prevodnostjo med industrijsko izdelanimi keramičnimi materiali; poleg tega njegova življenjska doba pri neprekinjeni uporabi presega dve desetletji.

Takoj ko grelni element začne delovati, se električna energija po Joulovem zakonu pretvori v toploto: W = I2R (kjer je moč v vatih, tok v amperih, upornost pa se meri v ohmih). Zaradi tega se temperatura poveča sorazmerno z uporabljeno napetostjo - torej hitrejše segrevanje pomeni večjo napetost!

Vendar je treba upoštevati, da se lahko metalurška struktura elementov iz silicijevega karbida sčasoma spremeni, kar vpliva na njihovo trajnost. Oksidacija na mejah zrn silicijevih karbidov lahko povzroči erozijo, ki vodi v nastanek silikatne plasti, ki zmanjša odpornost in hkrati skrajša življenjsko dobo; drug način, ki lahko vpliva na trajnost, je sposobnost obvladovanja cikličnih aplikacij.

Trajnost

Silicijev karbid je izredno odporen material, ki prenese visoke temperature, zato je idealen material za visokotemperaturne grelne elemente. Poleg tega ta trpežnost pripomore k podaljšanju življenjske dobe in znižanju stroškov vzdrževanja - oba dejavnika imata ključno vlogo pri upoštevanju dolgoročne učinkovitosti in prihrankov pri ogrevalnih rešitvah.

Material iz silicijevega karbida se odlikuje po izjemni vzdržljivosti, saj je odporen proti obrabi in ima nizko stopnjo toplotnega raztezanja; zaradi teh lastnosti elementi iz silicijevega karbida prenesejo večje obremenitve kot kovinski kolegi tudi pri povišanih temperaturah.

Silicijev karbid ima številne prednosti, zaradi katerih je odlična izbira za aplikacije električnega ogrevanja, kot so tiste v pečeh in drugih visokotemperaturnih industrijskih procesih. Silicijev karbid je v primerjavi z molibdenovim disilicidom (MoSi2), ki se prav tako pogosto uporablja kot grelni elementi, ekonomična in trajna izbira.

Družba Keith uporablja elemente iz silicijevega karbida v številnih svojih pečeh in pečeh z električnim gretjem za lažje segrevanje, na primer v pečeh z zahtevami po široki ali dolgi širini, v katere ni mogoče namestiti kovinskih elementov. Zmožni so prenesti višje delovne temperature in vatne obremenitve kot elementi iz MoSi2, hkrati pa jih je mogoče enostavno zamenjati, ko so vroči.