Материал для резистивного нагревателя

 

МАТЕРИАЛ ДЛЯ РЕЗИСТИВНОВО НАГРЕВАТЕЛЯ, содержащий молибден и кремний, отличающийся тем, что, с целью повьаиения температурного предела работы в окислительной среде, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов мас.%: Молибден 63-68 Кремний 13-30 Алюминий 7-19

„.SU„„ I 0 619 А

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

Ю Р Ю

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 05 В 3 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

p7f g$ gQQT y

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -,:.. „,, i3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3496913/24-07 (22) 04 ° 10 ° 82 (46) 15,01,84. Бюл, М 2 (72) П,С,Кислый и В,Р,Кодаш (71) Ордена Трудового Красного Зна» мены институт сверхтвердых материалов АН УССР (53) 621.3.036 ° 662.4 (088 ° 8) (56) 1. Техническое условие..

ТУ-I6.531.140-76 на нагреватели типа

СМ-1, 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 200680, кл. Н 05 В 3/14, 1964 ° (54) (57) MATEPHAJI ДЛЯ РЕЗИСТИВНОИ)

НАГРЕВАТЕЛЯ, содержащий молибден и кремний, отличающийся тем, что, с целью повьеаения температурного предела работы в окислительной среде, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов мас.%

Молибден 63-68

Кремний 13-30

Алюминий 7-19

1067619

Изобретение .относится к тугоплавким, жаростойким материалам для электронагревателей.

Известен высокотемпературный нагреватель из дисилицида молибдена типа

CM-1, предназначенный для работы н 5 электрических печах сопротивления до температуры на рабочей поверхности не более 1650 С с окислительной средой "(1) °

Недостатком нагревателя является надежная работа до 1650 С, обусловленная образованием на его поверхнос ти защитного слоя из стеклообразногс кремнезема. Однако, при выше 16501700ОC образующаяся на поверхности окисная пленка собирается в капли, обнажая поверхность дисилицида молибдена, что приводит к быстрому разрушению нагрев ателя.

Паиболее близким к изобретению яв- О ляется нагреватель на основе дисилиЦида молибдена с добавками (!203, ра бочая температура нагревателя с предложенным количеством является порядка 1650-1680 С. Добавки И 0 к дисилициду молибдена вводятся с целью создания на поверхности нагревателя тугоплавкой защитной пленки, которая предохраняет работающий в.окислительной среде нагреватель от окисления.

Причем данная защитная пленка образу-3О ется при взаимодействии, образующегося при окислении,цисилип лда молибде на, окисла 8i02 с распределенными по объему нагревателя добавками А120З,,чем выше содер>кани: А(О в соедине- 35 нии на основе АЕ20 и 5102 тем выше температура плавления защитной пленки нагревателя и следовательно, тем выше рабочая температура нагревателя. Для расширения диапазона рабо-, 4() чих температур нагревателя на основе дисилицида молибдена с добавками ,А 203 до 1800 С потребовалась бы добавка в количестве порядка 50Ъ f.2).

Однако такое значительное количество распределенной по объему нагревателя непроводящей электрический ток добавкиА3 0 резко снижает срок службы и эффективность нагревателя и делает его непригодным для эксплуатации.

Цель изобретения - повышение температурного предела нагревателя для работы нагревателя в окислительной среде до 1800 ОС, (причем поставленная цель достигается без ввода в сос-55 тав нагревателя распределенного по объему нагревателя значительного ко. личества добавок окиси алюминия И203 а путем создания нагревателя на основе однородного электропронодящего 60 материала) .

Поставленная цель достигается тем, что н материал нагревателя, н состав которого нходят молибден и кремний, вводят алюминий, при этом содержание всех указанных компонентов должно быть в следующем соотношений компонентов.мас,Ъ:

Молибден 63-68

Кремний 13-30

Алюминий 7"19

Для получения материала нагревателя предварительно получают алюминид.молибдена. Для этого порошки молибдена крупностью 54 мкм и алюминия

74 мкм в соотношении вес.Ъ 64 - 36, соответственно, перемешивают в спирте в течении 24 ч затем прессуют в брикеты и спекают в вакууме P=

-10,Змм рт. ст. при 710-750 Е в течение 15 мин, затем поднимают температуру до 1000-1100 C H выдерживают

2-3 ч. Спеченные брикеты алюминида молибдена дробят и затем размалывают ,по получения порошка. крупйостью

45 мкм. Полученны;; порошок алюминида молибдена смешивают с порошком дисилицида молибдена крупностью

45 мкм в соотношении вес. ;| :дисклицид молибдена 51; алюминид молибдена 49, в течении 24 ч. на спирту.

Затем данную смесь замешивают на

3-6Ъ растворе .каучука, на бензине сушат и прессуют в брикеты, которые затем спекают при 1700-1800 C в атмосфере аргона при Р=-0,2 атм в †..е ение - -4 ч. Затем полученные брикеты дробят и размалывают до получения порошка крупностью 45 мки, кото ый замешивают на 3-6Ъ раствора кау.--,ука на бензине и сушат. Из полученной шихты прессуют нагреватели необходимой формы. Прессовки спекают в =.ргсне Р=0,2 атм при 1800-1850 С н течение 1-.1,5 ч причем во избежании появления трещин в прессовках подьем температуры до заданного режима осуществляют со скоростью .1518 град/мин. Полученный нагреватель содержит вес.-.: молибден 64; кремний

19; алюминий 17 и имеет диапазон рабочих температур до 1800 C. По выше описанной методике в соотношении вес.o: дисилицид молибдена 80 и алюминид молибдена 20 получают нагреватель, содержащий вес.- молибден 63; кремний 30; алюминий 7 с рабочей температурой до 1700 С. Аналогично при соотношении вес.Ъ: дисцилицид молибдена 34; алюминид молибдена 53 и молибден 13 получают нагреватель оодержащий нес.:.: молибден 68, кремний 13; алюминий 19, и>леющйй рабочую температуру 1700 С.

Данные представлены в таблице.

Как следует из таблицы увеличение содержания алюминия в нагревателе на осноне кремния и молибдена соотнетст нует увеличению рабочей температуры нагревателя (таблица пункты 9 1 и 2) за счет унеличения содер>кания алюминия по отношению к кремнию и, следовательно, увеличение содержанця н б

1067619

Материал н а грев ат ел я, мас. Ъ

Рабочая температура, C

Базовый объект

Нагреватель типа

СМ-1 на основе дисилицида молибдена Мо-63;

Si-37

1650

Предложенный нагреватель

Мо 63; Si 30; Al 7

1700

1800

Мо 64; Si 19; Al 17

Мо 68; Si 13; Al 19

1700

Составитель A.Õîäàòàåâà

Редактор Н.Воловик Техред О.Неце КорреКтор Ю Макаренко

Заказ 11231/58 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

I Ф защитном слое нагревателя М с по отношению к G O> которые образуются при окислении алюминия и кремния в поверхностном слое нагревателя. Увеличение содержания в защитном слое ,И О,по отношению к фд повышает

3 его температуру плавления и, следовательно, рабочую температуру нагревателя. Однако увеличение содержания алюминия больше 193 приводит к уменьшению температуры плавления ма- 1 териала нагревателя, что снижает его рабочую температуру. Уменьшение содержание молибдена ниже 635 или увеличение выше 683 приводит к появлению фаэ с низкой температурой плавления и, следовательно, к уменьшению рабочей температуры нагревателя.

Оптимальным содержанием компонента при котором диапазон рабочих .температур представленного нагревателя расширяется до 1800 0С является вес.В: молибден 63-64; кремний 17-20; алюминий 16-18 °

Диапазон рабочих температур предложенного нагревателя расширяется

25 ,до 1800 С и является шире чем для нагревателей на основе дисилицида молибдена. Увеличению рабочей температуры предложенного нагревателя на основе молибдена и кремния способствует присутствие связанного алюминия в его составе. В процессе работы нагревателя в окислительной среде в поверхностном слоем нагревателя алюминий и кремний окисляются до 35

М д и,5i0, что способствует образованию на поверхности нагревателя окисной защитной пленки из тугоплавкого соединения на основеМ8 0 и Б о предохраняющей нагреватель от даль" нейшего окисления и разрушения. Причем в отличие от прототига в предлагаемом нагревателе значительное количество Я д присутствует только в защитной пленке, а серцевина нагревателя состоит из однородного электропроводящего материала.

По сравнению с прототипом и базовым объектом, которым является нагреватель СМ-f (ТУ 16-531.140-76) ра" бочая температура предлагаемого наГревателя повышается до 1800 С.

Экономический эффект на один нагреватель составляет 5 руб. в год.

Ожидаемый суммарный экономический эффект составит 250000 руб.