電阻加熱合金的壽命取決于許多因素,其中比較重要的因素有:
由于每種應用的這些因素各不相同,因此很難給出預期壽命的一般準則。 下面提供了一些重要設計因素的建議。
加熱時,電阻加熱合金的表面上會形成氧化層,從而延緩材料的進一步氧化。 為此,氧化層必須致密并且能夠防止氣體和金屬離子的擴散。 它還必須很薄,并且不受溫度影響而粘附在金屬上。 Kanthal® 合金上的保護性氧化層在高于 1000°C (1830°F) 的溫度下形成,主要由氧化鋁 (Al2O3) 組成, 其顏色為淺灰色,而在較低溫度(低于 1000°C (1830°F))下,氧化物顏色會變深。 氧化鋁層具有出色的電絕緣性能,并且對大多數化合物具有良好的耐化學性。
Nikrothal® 合金上形成的氧化物主要由氧化鉻 (Cr2O3) 組成, 其顏色較深,電絕緣性能比氧化鋁差。
相比 Kanthal® 合金上形成的更致密的氧化層,Nikrothal® 合金上的氧化層更容易剝落和蒸發。
Kanthal® 和 Nikrothal® 合金的表格中給出了根據 ASTM B 78(修訂版)進行的多項壽命測試的結果。 在表中,Kanthal® A-1 線材在 1200°C (2190°F) 下的耐用性設為 100%,其他合金的耐用性與該數字相關。
腐蝕性或潛在腐蝕性成分會大大縮短線材壽命。 出汗的手、安裝或支撐材料或污染物都可能導致腐蝕。
蒸汽會縮短線材壽命。 這種效應在 Nikrothal® 合金上比在 Kanthal® 合金上更為明顯。
鹵素(氟、氯、溴和碘)在非常低的溫度下會嚴重侵蝕所有高溫合金。
在含硫氣氛中,Kanthal® 合金的耐用性要比鎳基合金好得多。
Kanthal® 在含硫氧化氣體中特別穩定,而含硫還原氣體則會縮短其使用壽命。
Nikrothal® 合金對硫敏感。
高濃度的堿金屬鹽、硼化合物等對電阻加熱合金有害。
一些熔融金屬(如鋅、黃銅、鋁和銅)會與電阻合金發生反應。 因此,應防止熔融金屬飛濺到元件上。
必須特別注意與加熱線材直接接觸的陶瓷支架。 用于線材支撐的耐火磚的氧化鋁含量應至少為 45%。 在高溫應用中,通常建議使用硅線石和高鋁耐火磚。 游離二氧化硅(未結合的石英)含量應保持在較低水平。 氧化鐵 (Fe2O3) 含量必須盡可能低,最好低于 1%。 必須避免在水泥中使用水玻璃作為粘合劑。
如果由氧化鋁、硅酸鋁、氧化鎂或鋯石組成,則大多數包埋化合物(包括陶瓷纖維)適用于 Kanthal® 和 Nikrothal®。
合金 | 直徑 | |||||||
0.15 – 0.40 mm | 0.0059 – 0.0157 in | 0.41 – 0.95mm | 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 |
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