Elektrothermische materialen kunnen elektrische energie omzetten in thermische energie en worden gebruikt om weerstandverwarmingselementen te vervaardigen, die op grote schaal worden gebruikt in industriële en civiele apparatuur. In het veld van hoge-temperatuurverwerking nemen operaties onder extreme werkomstandigheden voortdurend toe, waardoor de keuze van elektrothermische materialen cruciaal is. Dit artikel gaat in op de basisaspecten van siliciumkoolstofstaven: hun typen, eigenschappen, materialen die worden gebruikt bij hun vervaardiging, toepassingsvoordelen en toepassingsanalyse.
1. Typen en Kenmerken van Elektrothermische Materialen
Elektrothermische materialen kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee typen: metaal en niet-metaal.
Metalen elektrothermische materialen omvatten voornamelijk nikkel-gebaseerde legeringen (zoals nikkel-chroom draad Ni-Cr) en ijzer-gebaseerde legeringen (zoals ijzer-chroom-aluminium draad Fe-Cr-Al).
Niet-metalen elektrothermische materialen omvatten siliciumkoolstofstaven, silicium-molybdeenstaven, PTC-elektrothermische elementen, MoSi2, enz.
· Metalen elektrothermische materialen
Aangezien metalen elektrothermische materialen goede thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid hebben, en gemakkelijk te vormen zijn, worden ze veel gebruikt als verwarmingselementen voor de elektrische oven in traditionele industrieën en huishoudelijke apparaten.
Nikkel-chroomlegeringen hebben een maximale verwarmingstemperatuur van 1150°C, en ijzer-chroomlegeringen 1400°C. Over het algemeen, wanneer de bedrijfstemperatuur 1000°C overschrijdt, zullen er problemen optreden zoals verdamping, vervorming en zelfs smelten.
Bovendien is de oxidatiesnelheid van metalen verwarmingselementen relatief snel, en is het moeilijk om stabiliteit en langdurige effectiviteit bij continu gebruik te garanderen. Bovendien zal de weerstand van metalen verwarmingselementen toenemen bij hoge temperaturen, wat de thermische geleidbaarheid bij hoge temperaturen vermindert.
· Niet-metalen elektrothermische materialen
Niet-metalen elektrothermische materialen hebben de kenmerken van hoge temperatuurbestendigheid, goede thermische stabiliteit, corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid, hoge elektrische warmteomzettingssnelheid en uitstekende mechanische eigenschappen.
Daarom zijn niet-metalen elektrothermische materialen stabieler dan metalen materialen in extreme hoge-temperatuur en corrosieve industriële omgevingen, en worden ze veel toegepast in elektrische ovens en experimentele elektrische ovens in hoge-temperatuur industrieën, evenals in lucht- en ruimtevaart, biomedische, auto- en andere velden.
2. Koolstofsilicium Materialen en Voordelen van Siliciumcarbide Staven
Siliciumcarbide (SiC) is een nieuw anorganisch niet-metalen materiaal dat wordt geproduceerd door het smelten van kwartszand en koolstofhoudende grondstoffen bij een hoge temperatuur. Kunstmatig gesynthetiseerd siliciumcarbide werd per ongeluk ontdekt door de Amerikaanse wetenschapper Edison in 1891 tijdens een experiment.
Siliciumcarbide heeft vele voordelen, waaronder hoge hardheid, hoge thermische geleidbaarheid, hoge chemische stabiliteit, hoge thermische stabiliteit en halfgeleidereigenschappen. Het wordt op grote schaal gebruikt in verschillende gebieden zoals elektronische apparaten, schuurmiddelen en snijgereedschappen, vuurvaste materialen, lucht- en ruimtevaart, auto-industrie en andere apparatuur.
Koolstofsiliciumstaven worden gemaakt van hoogzuiver groen hexagonaal siliciumcarbide als de belangrijkste grondstof, die nauwkeurig wordt geformuleerd en verwerkt in de gewenste vorm, en vervolgens bij een temperatuur van 2200°C wordt gebakken om een staafvormig of buisvormig niet-metalen hoogtemperatuur elektrisch verwarmingselement te vormen.
Het smeltpunt van siliciumcarbide staven is zeer hoog, met een werktemperatuur in een oxiderende omgeving die 1.450°C kan bereiken, en het kan continu en stabiel werken gedurende 2000 uur.
Naast de kenmerken van hoge temperatuurbestendigheid en sterke oxidatieweerstand, hebben siliciumcarbide staven ook de voordelen van hoge slijtvastheid, uitstekende corrosieweerstand, snelle verwarming en gemakkelijke installatie en gebruik.
Bovendien neemt bij bepaalde temperaturen de resistiviteit van siliciumcarbide staven aanzienlijk af met een toename van de temperatuur, waardoor een efficiëntere thermische geleiding wordt geboden dan metalen componenten bij hoge temperaturen.
Naast het dienen als het kern elektrische verwarmingselement voor tunnelovens, rolovens, glas smeltovens, vacuümovens en andere diverse verwarmingsapparaten, kunnen siliciumcarbide staven ook samenwerken met geavanceerde geautomatiseerde elektronische besturingssystemen om nauwkeurige constante temperatuurregeling te bereiken en curve-type automatische temperatuurregeling uit te voeren volgens specifieke productieprocesvereisten.
3. Toepassingsanalyse van Siliciumcarbide Staven
Hoewel siliciumcarbide staven veel voordelen hebben die metalen elektrische verwarmingselementen niet hebben, is hun gebruik beperkt vanwege hun hogere prijs dan metalen thermo-elektrische materialen die over het algemeen worden gebruikt wanneer de bedrijfstemperatuur onder de 1000°C ligt. Siliciumcarbide staven worden vaker gebruikt in extreme werkomgevingen waar metalen thermo-elektrische materialen niet voldoen.
Toepassingen van Siliciumcarbide Staven
· Industriële Ovenapparatuur: Siliciumcarbide staven kunnen worden gebruikt als verwarmingselementen, haarden en gietvormen voor verschillende elektrische ovens in industrieën zoals metallurgie en productie.
· De elektronica-industrie: Tijdens het warmtebehandelingsproces van materialen zoals halfgeleiders kunnen siliciumcarbide staven een nauwkeurig gecontroleerde hoge-temperatuur omgeving bieden om aan strenge technische eisen te voldoen.
· Voorbereiding van magnetische materialen: Siliciumcarbide staven worden vaak gebruikt voor het sinteren en gloeien van magnetische materialen, waarbij hun extreem hoge temperatuurbestendigheid de prestaties en kwaliteit van magnetische materialen waarborgt.
· De keramiek- en glasproductie-industrie: siliciumcarbide staven kunnen effectief de constante hoge temperatuur handhaven die nodig is tijdens de voorbereiding, waardoor een gelijkmatige verwarming van de blanco wordt gegarandeerd en de kwaliteit van het product wordt verbeterd.
· Wetenschappelijk onderzoek: Siliciumcarbide staven zijn zeer geschikt voor experimentele omgevingen die strikte controle van temperatuurveranderingen vereisen.
Bovendien hebben siliciumcarbide staven veel potentieel getoond in toepassingen op gebieden zoals geneeskunde, voedsel, milieumonitoring vanwege hun uitstekende prestaties in chemische, mechanische, optische en andere eigenschappen.
4. Samenvatting
In industriële processen bij hoge temperaturen is de continue werking van ovens bijzonder afhankelijk van materialen met een lange levensduur om de stilstandtijd te minimaliseren en het rendement op investering te maximaliseren. Daarom moeten thermo-elektrische materialen zeer gespecialiseerd zijn en uitstekende prestaties leveren om aan verschillende oven types te voldoen. Siliciumcarbide staven zijn daarom de ideale keuze voor thermo-elektrische materialen bij hoge temperaturen. Met de voortdurende groei van de wereldeconomie en de vooruitgang van het industrialisatieproces breidt de toepassingsmarkt van siliciumcarbide staven zich gestaag uit.
