硅碳棒电热元件表面处理工艺
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碳化硅电热元件的表面处理工艺
碳化硅电热元件在使用时,由于与空气以及水蒸汽的接触,高温时,极易氧化,使电阻值增大,产生老化现象,缩短寿命。日本采用了以钛酸盐涂料处理元件表面的方法,防止元件的老化。具体方法是,把钛酸钡悬浮液,涂覆在元件的表面,然后再高温下(1400C),保温30分钟,使钛酸钡与碳化硅生成性能稳定的硅酸钛酸钡(BaO. TiO2。SiO2)三元保护膜。它的原理是:高温时,钛酸化合物与碳化硅之间结合紧密,有良好的物理、化学性能。因此,可以使碳化硅与周围气氛隔离,防止碳化硅高温氧化,而且钛酸化合物自身在高温时性能稳定,这种保护膜是较理想的19-1013。
同时我国的研究人员在探索碳化硅电热元件导电机理的过程中做了许多积极的尝试,并取得了一定的成果。吕振林等人研究了碳化硅颗粒尺寸、工艺参数及添加元素如Ni、Mo和Al与反应烧结碳化硅导电性能的关系,石尧文等人研究了Si对反应烧结SiC热电性能的影响,发现这一一影响只有在一定温度和一定残留Si的情况下才能表现出来。孙国梁等人通过铁系元素、稀土元素、铝元素和-一些高价离子对碳化硅电热陶瓷导电性能的影响,研究了还原气氛下碳化硅电热陶瓷组成与导电性能的关系,从而获得了在小于1500C还原气氛下烧成,电阻率为0.05~0.85 2 m的碳化硅陶瓷电热元件。这些工作都极大地推动了硅碳棒电热元件在我国的研究,促进了硅碳棒电热元件在工业上的大规模应用这些年来,随着人们对其优异性能的逐步认识,其应用领域亦逐步拓宽。一方面由于现代科学技术的发展,促进了高科技的材料发展。另一方面,现代高科技工业的发展和应用又呼唤着新材料的产生。目前看来,碳化硅发热体正向着低成本、高可靠性、高使用温度、更长的使用寿命方向发展。
由于采用高温均热烧结技术、表面喷涂陶瓷材料,以及冷端在熔融硅中浸渍处理等措施,使碳化硅发热体具有稳定的电阻值、发热部分均匀的发热性能、操作方便、节约电能、延长寿命等优点。
碳化硅电热元件的种类也由单一的棒形扩大为螺纹形、U形、W形等品种规格繁多的发热元件,以适应各种电阻炉和电窑的需要。世界上有许多国家成立制造公司进行批量生产,并在国际上进行贸易。使碳化硅电热元件产品在工业中成为不可缺少的一部分。目前市场上出售的碳化硅电热元件的品种有如下的几种:粗端部棒形、等直径棒形、槽)型棒、螺纹棒和方粱等川,见下图1.1.
a 粗端部棒
(b) 等直径棒
U 型
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