Kategorien: Heizmaterialien , Widerstandsmaterial

Inhalt:
Betriebsdauer
Oxidationseigenschaften
Korrosionsbeständigkeit
Maximale Drahttemperaturen als Funktion des Drahtdurchmessers bei Betrieb an der Luft

Betriebsdauer

Die Lebensdauer der Heizwiderstandslegierung hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die wichtigsten:

  • Temperatur
  • Temperaturwechsel
  • Kontamination
  • Legierungszusammensetzung
  • Spurenelemente und Verunreinigungen
  • Drahtdurchmesser
  • Oberflächenzustand
  • Atmosphäre
  • Mechanische Belastung
  • Methode der Regulierung

Da diese für jede Anwendung einzigartig sind, ist es schwierig, allgemeine Leitlinien für die Lebenserwartungen zu geben. Nachfolgend finden Sie Empfehlungen zu einigen wichtigen Designfaktoren.

Oxidationseigenschaften

Beim Erhitzen bilden Heizwiderstandslegierungen auf ihrer Oberfläche eine Oxidschicht, die die weitere Oxidation des Materials verlangsamt. Um diese Funktion zu erfüllen, muss die Oxidschicht dicht sein und der Diffusion von Gasen und Metallionen widerstehen. Außerdem muss sie dünn sein und bei Temperaturschwankungen am Metall haften. Die schützende Oxidschicht auf Kanthal®-Legierungen, die bei Temperaturen über 1000 °C (1830 °F) entsteht, besteht hauptsächlich aus Aluminiumoxid (Al2O3). Die Farbe ist hellgrau, während die Oxidfarbe bei niedrigeren Temperaturen (unter 1000 °C (1830 °F)) dunkler wird. Die Aluminiumoxidschicht verfügt über ausgezeichnete elektrische Isoliereigenschaften und eine gute chemische Beständigkeit gegenüber den meisten Verbindungen.

Das auf Nikrothal®-Legierungen gebildete Oxid besteht hauptsächlich aus Chromoxid (Cr2O3). Die Farbe ist dunkel und die elektrischen Isoliereigenschaften sind denen von Aluminiumoxid unterlegen.

Die Oxidschicht auf Nikrothal®-Legierungen platzt leichter ab und verdampft leichter als die dichtere Oxidschicht, die sich auf Kanthal®-Legierungen bildet.

Die Ergebnisse mehrerer Lebensdauertests gemäß ASTM B 78 (modifiziert) sind in einer Tabelle für Kanthal®- und Nikrothal®-Legierungen aufgeführt. In der Tabelle ist die Langlebigkeit von Kanthal® A-1-Draht bei 1200 °C (2190 °F) mit 100 % angegeben, und die Langlebigkeit der anderen Legierungen steht im Verhältnis zu diesem Wert.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosive oder potenziell korrosive Bestandteile können die Lebensdauer der Drähte erheblich verkürzen. Schwitzende Hände, Montage- oder Trägermaterialien oder Verunreinigungen können zu Korrosion führen.

Dampf

Dampf verkürzt die Lebensdauer des Drahtes. Dieser Effekt ist bei Nikrothal®-Legierungen stärker ausgeprägt als bei Kanthal®-Legierungen.

Halogene

Halogene (Fluor, Chlor, Brom und Jod) greifen alle Hochtemperaturlegierungen bei relativ niedrigen Temperaturen stark an.

Schwefel

In schwefelhaltigen Atmosphären weisen Kanthal®-Legierungen eine deutlich bessere Langlebigkeit als Legierungen auf Nickel-Basis auf.

Kanthal® ist besonders stabil in oxidierenden, schwefelhaltigen Gasen, während reduzierende, schwefelhaltige Gase die Lebensdauer verkürzen.

Nikrothal®-Legierungen sind empfindlich gegenüber Schwefel.

Salze und Oxide

Die Salze von Alkalimetallen, Borverbindungen usw. sind in hohen Konzentrationen schädlich für Heizwiderstandslegierungen.

Metalle

Einige geschmolzene Metalle wie Zink, Messing, Aluminium und Kupfer reagieren mit den Widerstandslegierungen. Die Elemente sollten daher vor Spritzern geschmolzener Metalle geschützt werden.

Keramisches Trägermaterial

Besonderes Augenmerk muss auf die Keramikträger gelegt werden, die in direkten Kontakt mit dem Heizdraht kommen. Schamottesteine ​​zur Drahtunterstützung sollten einen Aluminiumoxidgehalt von mindestens 45 % haben. Bei Hochtemperaturanwendungen wird häufig die Verwendung von Sillimanit- und Schamottesteinen mit hohem Aluminiumoxidgehalt empfohlen. Der Gehalt an freier Kieselsäure (ungebundener Quarz) sollte niedrig gehalten werden. Der Gehalt an Eisenoxid (Fe2O3) muss so gering wie möglich sein, vorzugsweise unter 1 %. Wasserglas als Bindemittel in Zementen ist zu vermeiden.

Einbettmassen

Die meisten Einbettmassen, einschließlich Keramikfasern, sind für Kanthal® und Nikrothal® geeignet, wenn sie aus Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Magnesiumoxid oder Zirkon bestehen.

Maximale Drahttemperaturen als Funktion des Drahtdurchmessers bei Betrieb an der Luft

Legierung Durchmesser
0,15 – 0,40 mm 0,0059 – 0,0157 in 0,41 – 0,95 mm 0,0161 – 0,0374 in 1,0 – 3,0 mm 0,039 – 0,18 in >3,0 mm >0,118 in
°C °F °C °F °C °F °C °F
Kanthal® AF 900 – 1100 1650 – 2010 1100 – 1225 2010 – 2240 1225 – 1275 2240 – 2330 1300 2370
Kanthal® A 925 – 1050 1700 – 1920 1050 – 1175 1920 – 2150 1175 – 1250 2150 – 2280 1350 2460
Kanthal® AE 950 – 1150 1740 – 2100 1150 – 1225 2100 – 2240 1225 – 1250 2240 – 2280 1300 2370
Kanthal® D 925 – 1025 1700 – 1880 1025 – 1100 1880 – 2010 1100 – 1200 2010 – 2190 1300 2370
Nikrothal® 80 925 – 1000 1700 – 1830 1000 – 1075 1830 – 1970 1075 – 1150 1970 – 2100 1200 2190
Nikrothal® TE 925 – 1000 1700 – 1830 1000 – 1075 1830 – 1970 1075 – 1150 1970 – 2100 1200 2190
Nikrothal® 60 900 – 950 1650 – 1740 950 – 1000 1740 – 1830 1000 – 1075 1830 – 1970 1150 2100
Nikrothal® 40 900 – 950 1650 – 1740 950 – 1000 1740 – 1830 1000 – 1050 1830 – 1920 1100 2010