硅钼棒
二硅化钼(MoSi2)电热元件主要是以硅粉和钼粉为原料,用粉末冶金方法经挤压、烧结而成,简称硅钼棒。这种元件在氧化气氛中可以用到1650℃,是目前工业上在氧化气氛中使用的电热元件。
硅钼棒的形状主要有U形、W形和O形三种,这是因为硅钼棒在高温下的热塑性较大,以避免水平放置时在自重作用下的变形和便于克服高温线膨胀。它与柄形硅碳棒相同,其冷端部加粗,以增大断面面积,使电阻降低。
硅钼棒在氧化气氛下加热到1200℃以上发生如下反应:
2MoSi2 + 7O2→2MoO3↑+4SiO2
MoO3挥发掉,SiO2就附在元件表面生成致密的石英玻璃膜,保护基体不再氧化。硅钼棒的抗氧化性很好,在氧化气氛下使用温度可达1700℃(低于石英溶点1713℃)。如因为机械的或化学的损伤而破坏了Si02膜,在使用过程中还会自动生成。
硅钼棒的性能与金属陶瓷材料相似,在室温下既硬又脆,抗冲击强度较低;抗弯、抗拉强度较好;在1350℃以上便会发生塑性变形,伸长率约5%。冷热急变性良好,冷却后恢复脆性。硅钼棒的电阻率较小,其电阻-温度特性与金属的相似,为正温度特性,从室温到高温,电阻率随温度增长较快,具有可自动防止升温过快的优点。
硅钼棒特别适于在空气、氮、二氧化碳和惰性气体(氦、氖、氩)中工作,在还原性气氛(CO、分解氨和碳氢化合物)中也得到很好的效果,水蒸气对其无害,氢会破坏其保护膜,而形成一种碳氢化合物,但当温度低于1350℃时仍能应用。氢气的露点越低(即水分含量越低),硅钼棒的允许使用温度越低。硫、氟、氯和碱对元件有害,酸类对元件发生反应,应避免接触。硅钼棒在各种气氛中的高使用温度见表。
表 硅钼棒在各种气氛中的使用温度
炉内气氛使用温度/℃
空气及氧 | 1700 |
氮 | 1550 |
干氢 | 1350 |
湿氢(露点10℃) | 1400 |
分解氨 | 1400 |
惰性气体(氦、氖、氩) | 1500 |
一氧化碳 | 1500 |
二氧化碳 | 1600 |
二氧化氮 | 1700 |
二氧化疏 | 1600 |
甲烷 | 1350 |
真空:1.33Pa | 1300 |
1.33×10-2Pa | 1000 |
硅钼棒在真空高温下会发生升华,真空度越高,其高使用温度极限越低。