高溫爐常用的發(fā)熱元件有鉬絲、硅碳棒、硅鉬棒等，那么這三種材料分別用在什么高溫爐上,各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)都是什么呢？
鉬絲：鉬是一種容易氧化的金屬,鉬在空氣中加熱2h升到200℃時(shí),仍保持其金屬光澤,但在300℃時(shí)則產(chǎn)生鋼灰色,在低溫的氧化膜以藍紫色的MoO3為主,在400℃以上,只能看到黃色的MoO2,在高溫到600℃時(shí),則形成粘附的黑色氧化層.
鉬在空氣中加熱極易形成的氧化物時(shí)MoO3,在450℃以上,MoO3的蒸汽壓足以引起氧化膜的揮發(fā),這就是鉬快速被氧化的原因.在300～700℃范圍內,貼近金屬表面的時(shí)穩定的MoO2,MoO3的熔點(diǎn)為793℃,MoO2和MoO3形成低共熔物,在770℃熔化.
沒(méi)有涂層的鉬在高溫真空中非常穩定,在任何溫度時(shí),純氫、氬、氮等氣氛對鉬完全是惰性的.鉬的電阻溫度系數比一般的金屬大,為α=5.5×10-3.所以鉬絲電爐必須有調節范圍很寬的調壓裝置.一般用感應變壓器或自耦變壓器來(lái)調節.如用自耦變壓器,則每級電壓的變動(dòng)范圍不應太大.鉬金屬本身具有很好的延展性,可以制作成絲狀、帶狀、或者棒狀.因為鉬的性質(zhì)很脆,不容易加工成螺旋狀.一般鉬絲是聚成一束在爐膛四周豎繞,或搗打在剛玉管里.
主要應用的電阻爐溫度在1800度以?xún)?并且需要用還原性氣體保護、或者在惰性氣體保護下使用、真空爐內使用.
硅碳棒電熱元件是一種以碳化硅為主要原料制成的非金屬電熱元件，具有膨脹系數小、不易變形、化學(xué)穩定性強、使用壽命長(cháng)、安裝維修方便等特點(diǎn)。
硅碳棒具有較大的比電阻，在空氣中通電加熱，發(fā)熱部表面溫度1050±50℃時(shí)，電阻率為600-1400Ω-mm2/M.硅碳棒的電阻隨溫度升高而變化，從室溫到800℃。電阻-溫度特征曲線(xiàn)為負值，溫度高于800℃為正值。
硅碳棒表面負荷大小與其使用壽命長(cháng)短關(guān)系很大，因此，在通電加熱時(shí)要嚴格控制在允許負荷范圍之內，切忌超負荷使用。
硅碳棒發(fā)熱部表面溫度與相應爐溫下，發(fā)熱部單位表面允許負荷如上表。
硅鉬棒：二硅化鉬電熱體時(shí)用粉末冶金法經(jīng)擠壓、燒結而成.硅鉬棒有冷端和熱端組成,通過(guò)大電流焊接起來(lái),冷端較粗,供導電用,熱端較細,電阻較大,供發(fā)熱用.
二硅化鉬的熔點(diǎn)為2030℃,硅鉬棒電熱體最高工作溫度為1700℃和1800℃兩種類(lèi)型.因為在加熱時(shí),在二硅化鉬電熱體表面上生成一層氣密的二氧化硅玻璃膜,它具有很強的抗氧化能力,一旦操作過(guò)程中保護層破壞,它會(huì )自動(dòng)的重新密封,防止進(jìn)一步氧化.由于硅鉬棒的抗氧化能力好,在電熱體溫度不變時(shí),電阻為一常量.在同一爐體中新舊硅鉬棒可同時(shí)并聯(lián)或串聯(lián)混合使用.二硅化鉬電熱體也可以在非氧化氣氛中使用.
二硅化鉬的電阻率隨溫度的升高幾乎以直線(xiàn)的關(guān)系迅速上升,如下圖所示.1800型的電阻系數比1700型的高4%左右,加熱功率有一定的自然控制,所以在一定的電壓下,功率在低溫時(shí)是高的,而隨著(zhù)溫度的上升,則功率減少.這樣既可以迅速達到所需要的爐溫,又能避免硅鉬棒過(guò)熱.
硅鉬棒在室溫時(shí)既硬又脆,抗沖擊強度低,抗彎和抗拉強度好.元件在高于1350℃時(shí)發(fā)生軟化變形,并有延展性,伸長(cháng)率5%,冷卻后又恢復脆性.硅鉬棒耐熱沖擊性能良好,把單只電熱體吊掛在空氣中,元件兩端加全工作電壓45秒,元件表面的溫度即可達到1600℃,然后斷電2分15秒冷卻,作為一個(gè)周期,這樣反骨觀(guān)察電熱體,也就是測試電熱體的抗熱沖擊能力.
二硅化鉬棒的使用
①硅鉬棒適用于氧化氣氛,在爐溫為1500℃時(shí),表面功率約為15 w/cm2.
②硅鉬棒連續使用,其表面功率比間斷操作高,硅鉬棒的使用壽命比其他非貴重金屬材料做成的電熱體長(cháng).
③硅鉬棒不適宜在400～700℃溫度范圍內長(cháng)時(shí)間使用,因為在此溫度范圍內,硅鉬棒將發(fā)生低溫氧化而遭到破壞.
硅鉬棒主要應用在溫度在1700度以?xún)鹊碾姞t子內,或者玻璃退火爐里面經(jīng)常使用.爐子內部氣氛要為氧化性氣氛,還原性或者惰性氣氛都會(huì )降低硅鉬棒的使用壽命.
氧化鋯：
選用溫度在1850度以上,必須為氧化性氣氛的電爐內使用.
氧化鋯發(fā)熱體具有高的熔點(diǎn),在氧化性氣氛中穩定性最好,最高使用溫度可達到2400度,是一種優(yōu)良的新型高溫發(fā)熱元件,當使用氧化鋯的電爐時(shí),一定得先使用輔助的加熱元件通電,逐步加熱氧化鋯發(fā)熱體到1000度左右,然后再給氧化鋯發(fā)熱元件通電,氧化鋯電熱原件在溫度升高的過(guò)程中,電阻會(huì )不斷減小,所以一定要控制好電壓調節,使用時(shí)要注意.
