碳化硅组件在不同气氛下使用温度范围-技术文章-上海皓越仪器设备有限公司
碳化硅组件在不同气氛下使用温度范围
概述
碳化硅电热组件是选用优质绿色碳化硅为主要原料，经加工制坯、高温硅化、再结晶而成的棒状非金属高温电热组件。该组件与金属电热组件相比，具有使用温度高、抗氧化性、耐腐蚀、寿命长、变形微、安装维修方便等特点。因此它被广泛应用于磁性材料、粉未冶金、陶瓷、玻璃、冶金和机械等工业的多种高温电炉及其它电加热设备上。
我们的碳化硅电热组件采用新的冷端部生产工艺，具有优良的热冷端电阻比，节能、寿命长，同时避免了因冷端部温度过高对炉体造成的损害。
碳化硅电热组件的物理性质
比重
2.6-2.8g/cm3
抗折强度
>300kg
硬度
>9MOH’S
抗拉强度
>150kg/cm3
气孔率
辐射率
0.85
碳化硅电热组件的线膨胀系数、热传导率和比热等随着温度的变化而变化，相关系数如下：
温度
（℃）
线膨胀系数
（10-6m/℃）
热传导率
（Kcal/Mhr℃）
比热
（cal/g℃）
0
/
/
0.148
300
3.8
/
/
400
/
/
0.255
600
4.3
14-18
/
800
/
/
0.294
900
4.5
/
/
1100
/
12-16
/
1200
4.8
/
0.325
1300
/
10-14
/
1500
5.2
/
/
碳化硅电热组件的化学性质
1.组件的抗氧化性
组件在空气中使用到800℃时开始氧化，温度达到1000－1300℃时，发热部表面生成一层二氧化硅保护膜，1300℃时结晶出石英，在1500℃时，保护膜达到一定的厚度，从而使组件的氧化速度变得极为缓慢，趋于稳定。如果继续升温至1627℃以上时,则保护膜 受到破坏，氧化速度显著增加，造成组件过早损坏。组件在使用过程中虽然氧化极为缓慢，但长时间支行仍然会导致电阻值增大，这种现象叫做老化，为了减缓老化速度，我们在制造过程中以独特的技术，在发热部表面涂上了保护层，明显的增强了组件的抗氧化性能，延长了使用寿命。
2.碱和碱性金属氧化物对组件的影响
在1300℃左右，碱和碱性金属氧化物与碳化硅发生反应，生成硅酸盐，称为化学侵蚀，会明显影响组件发热的红热程度。
3.熔化金属对组件的影响
部分金属如钴、镍、铬等在高温熔化状态可以对组件造成侵蚀，影响组件的寿命。
组件的电气性质
碳化硅电热组件具有较大的比电阻，在空气中加热，组件发热部表面温度达到1050℃左右时，电阻率为600-1400Ωmm2/m.组件的电阻值随着温度的升高而变化，从室温到800℃为负值，800℃ 以上为正值特性曲线。
组件在不同气氛下使用温度和表面负荷的控制
气氛
炉温（℃）
表面负荷（w/cm2）
对组件的影响
解决办法
氨
1290
3.8
与 SiC作用生成甲烷减少 SiO2保护膜
露点启动
CO2
1450
3.1
侵蚀 SiC
用石英管保护
18% CO
1500
4.0
无影响
20% CO
1370
3.8
吸附碳粒影响SiO2 保护膜
卤素
704
3.8
侵蚀碳化硅减少二氧化硅保护膜
用石英管保护
碳氢化合物
1310
3.1
吸附碳粒而致热污染，分解的碳沉积，易造成电器故障。
送进充分空气
氢
1290
3.1
与SiC作用生成甲烷减少SiO2 保护膜
露点启动
甲烷
1370
3.1
吸附碳粒而致热污染
N
1370
3.1
与 SiC反应形成氧化硅绝缘层
Na
1310
3.8
侵蚀 SiC
用石英管保护
SO2
1310
3.8
侵蚀 SiC
用石英管保护
真空
1204
3.8
氧气
1310
3.8
SiC 被氧化
水（不同含量）
1090-1370
3.1-3.6
与SiC作用生成硅的水化物
根据炉子的结构、气氛和温度正确地选择组件的表面负荷是达到最佳使用寿命的关键。
推荐的组件表面负荷
炉温℃
1100
1200
1300
1350
1400
1450
发热部表面负荷（w/cm2）
组件安装运行须知
1.为保炉温和每支组件的负荷均匀，安装前要对组件进行配阻，每组组值控制在＋/－10%以下。
2.由于碳化硅组件质脆，在安装维修时要小心，以免损坏。
3.炉子在开始通电运行时，要逐步缓慢升压，不可一次加满负荷，否则会因冲击电流过大造成组件损坏。
4.使用组件须配备调调压变压器或可控硅调压器及电压、电流表和温度自动控制仪表等。在使用过程中因组件氧化，电阻逐渐增加，为保持炉温正常，应提高 使用电压。当电压提高到所用变压器最高限度仍不能满足要求时，可停炉改变组件的接线方式再继续使用。
5.炉子在长期运行过程中，个别组件由于某种原因而损坏需更换时，要根据当时组件阻值增长情况，选补阻值适宜的组件，不可任意取新组件更换，若组件损坏较多或阻值增长过大，无法达到所需炉温时最好全部更换新组件。换下来的组件重新（用电压表、电流表）测标其电阻值，配阻用在低温区。I
6.新炉或长时间没有使用的炉子，在使用前必须烘炉，烘炉时尽可能用旧组件或其它热源。
7.如果烧制器件或材料时，在加热过程中有水分排出，炉子要留有排气孔，以排除炉内的水分或其它有害废气，以免影响组件的使用寿命。