随着新材料的发展,碳化硅加热元件的使用也越来越广泛,在一些领域使用条件也越来越恶劣,比如高镍三元NCM811、NCA等的烧结,炉内气氛腐蚀性更强,这就促使耐火材料、窑具和加热元件等不断的提高产品性能以适应市场需求,为此我们最新开发了高密度(HD型)硅化硅加热棒,其具有密度高、气孔率低、抗折强度高、耐腐蚀、使用寿命长等优点。经实验室测试和客户试用,在各种工况条件下寿命比普通产品都提高了50%以上,包括在1530℃的间歇炉内对比、1400℃的连续炉内对比,以及强碱气氛炉内对比等。比如在实验炉1400℃连续加热4200小时后,洁净的空气气氛,表面负荷约3.5W/CM2条件下,普通棒电阻增长了约62%,平均每1000小时增长约14.7%;而高密度棒电阻只增长了约32%,平均每1000小时增长约7.7%。下面是普通棒(DH & DL型)和高密度棒(HD型)的物理性能对比表。
项目 | 单位 | 型号 |
| | DH & DL | Hotbar® HD |
密度 | g/cm3 | 2.5 | 2.65 |
气孔率 | % | 23 | 18 |
抗折强度 | MPa (25℃) | 50 | 60 |
热传导率 | W/m·℃ (1000℃) | 14~19 | 14~19 |
比热 | kj/kg·℃ (25~1300℃) | 1.0 | 1.0 |
热膨胀系数 | (1000℃) × 10-6 | 4.5 | 4.5 |
另外,高密度棒的有着更平缓的电阻-温度变化曲线,假设在1000℃时碳化硅加热棒的电阻为1.0Ω,不同温度时普通棒和高密度棒的温度-电阻变化如下表所示:
温度℃ | 25 | 200 | 400 | 600 | 700 | 800 | 900 |
普通型 | 1.5~4.0 | 2.20 | 1.50 | 0.80 | 0.84 | 0.89 | 0.93 |
高密度 | 1.3~2.0 | 1.80 | 1.30 | 0.81 | 0.85 | 0.90 | 0.94 |
温度℃ | 1000 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | |
普通型 | 1.00 | 1.06 | 1.14 | 1.23 | 1.32 | 1.40 | |
高密度 | 1.00 | 1.06 | 1.12 | 1.17 | 1.19 | 1.22 | |
从上表可以看出,一是高密度棒在低温时的电阻一致性更好,从而可以在较低炉温时获得更好的炉温一致性;二是高密度棒在高温时的电阻变化更小,尤其是在1200℃以上更为明显,这就提供了更长的高温寿命。
另外,由于高密度棒原料的特性和密度的提高,高密度棒可以生产出相对于普通棒低的多的电阻值,比如30*1000发热区的碳化硅加热棒,普通棒最小可以做到1.2欧姆左右,而高密度棒可以做到0.9欧姆甚至更低,这就为窑炉电气系统的设计提供了更多的选择,比如更多数量加热棒串联连接的可能。当然,我们也能生产较常规电阻高的多的高密度碳化硅加热棒,方便客户的选择。