Kanthal AF álfelgur 837 resistohm alchrome Y járnsálfelgur

Kanthal AF er ferrísk járn-króm-ál málmblanda (FeCrAl málmblanda) til notkunar við hitastig allt að 1300°C (2370°F). Málmblandan einkennist af framúrskarandi oxunarþoli og mjög góðum formstöðugleika sem leiðir til langs líftíma frumefnisins.

Kan-thal AF er venjulega notað í rafmagnshitunarþáttum í iðnaðarofnum og heimilistækjum.

Dæmi um notkun í heimilistækjaiðnaðinum eru í opnum glimmerþáttum fyrir brauðristar, hárþurrkur, í meandrlaga þáttum fyrir blástursofna og sem opnir spóluþættir á trefjaeinangrunarefni í keramikglerofnum á eldavélum, í keramikofnum fyrir suðuplötur, spólur á mótuðum keramiktrefjum fyrir eldavélarplötur með keramikhelluborðum, í upphengdum spóluþáttum fyrir blástursofna, í upphengdum beinum vírþáttum fyrir ofna, blástursofna, í svínaþáttum fyrir heitaloftbyssur, ofna, þurrkara.

Ágrip Í þessari rannsókn er lýst tæringarferli hefðbundinnar FeCrAl málmblöndu (Kanthal AF) við glæðingu í köfnunarefnisgasi (4.6) við 900°C og 1200°C. Framkvæmdar voru jafnhita- og hitahringlaga prófanir með mismunandi heildarútsetningartíma, upphitunarhraða og glæðingarhita. Oxunarpróf í lofti og köfnunarefnisgasi voru framkvæmd með hitaþyngdarmælingu. Örbyggingin er einkennd með rafeindasmásjá (SEM-EDX), Auger rafeindalitrófsmælingu (AES) og einbeittri jónageislagreiningu (FIB-EDX). Niðurstöðurnar sýna að framgangur tæringar á sér stað með myndun staðbundinna nítrunarsvæða undir yfirborði, sem samanstanda af AlN fasaögnum, sem dregur úr álvirkni og veldur brothættingu og afhýðingu. Ferli myndunar Al-nítríðs og vaxtar Al-oxíðs eru háð glæðingarhita og upphitunarhraða. Kom í ljós að nítrering FeCrAl málmblöndunnar er hraðari ferli en oxun við glæðingu í köfnunarefnisgasi með lágan súrefnisþrýsting og er aðalorsök niðurbrots málmblöndunnar.

Inngangur FeCrAl-málmblöndur (Kanthal AF ®) eru vel þekktar fyrir framúrskarandi oxunarþol við hækkað hitastig. Þessi framúrskarandi eiginleiki tengist myndun varmafræðilega stöðugs áloxíðs á yfirborðinu, sem verndar efnið gegn frekari oxun [1]. Þrátt fyrir framúrskarandi tæringarþol getur líftími íhluta sem framleiddir eru úr FeCrAl-málmblöndum verið takmarkaður ef hlutar eru oft útsettir fyrir hitahringrás við hækkað hitastig [2]. Ein af ástæðunum fyrir þessu er að ál, sem myndar áloxíð, eyðist í málmblöndugrunninum undir yfirborðinu vegna endurtekinna hitahöggssprungna og umbreytingar á áloxíðinu. Ef eftirstandandi álmagn lækkar undir gagnrýninn styrk getur málmblöndunin ekki lengur umbreytt verndarhúðinni, sem leiðir til hörmulegrar oxunar með myndun ört vaxandi járn- og krómoxíða [3,4]. Þetta getur auðveldað frekari innri oxun eða nítrun og myndun óæskilegra fasa undir yfirborðinu [5]. Han og Young hafa sýnt fram á að í NiCrAl málmblöndum sem mynda áloxíðhúð þróast flókið mynstur innri oxunar og nítríðunar [6,7] við hitahringrás við hækkað hitastig í lofthjúpi, sérstaklega í málmblöndum sem innihalda sterka nítríðmyndandi efni eins og Al og Ti [4]. Krómoxíðhúðir eru þekktar fyrir að vera köfnunarefnisgegndræpar og Cr2N myndast annað hvort sem undirlag eða sem innri úrkoma [8,9]. Þessi áhrif má búast við að vera alvarlegri við hitahringrásaraðstæður sem leiða til sprungna í oxíðhúð og draga úr virkni þess sem hindrun fyrir köfnunarefni [6]. Tæringarhegðunin er því stjórnað af samkeppni milli oxunar, sem leiðir til myndunar/viðhalds verndandi áloxíðs, og köfnunarefnisinnstreymis sem leiðir til innri nítríðunar á málmblöndugrunninum með myndun AlN-fasa [6,10], sem leiðir til flögnunar þess svæðis vegna meiri hitaþenslu AlN-fasa samanborið við málmblöndugrunninn [9]. Þegar FeCrAl málmblöndur eru útsettar fyrir háum hita í andrúmslofti með súrefni eða öðrum súrefnisgjöfum eins og H2O eða CO2, er oxun ríkjandi viðbrögð og áloxíð myndast, sem er ógegndræpt fyrir súrefni eða köfnunarefni við hækkað hitastig og veitir vörn gegn innrás þeirra í málmblöndugrunnefnið. En ef þær verða fyrir afoxunarlofti (N2+H2) og verndandi áloxíðsprungum, hefst staðbundin brotoxun með myndun óverndandi Cr og Ferich oxíða, sem veita hagstæða leið fyrir köfnunarefnisdreifingu inn í ferrítgrunnefnið og myndun AlN fasa [9]. Verndandi (4.6) köfnunarefnisloft er oft notað í iðnaðarnotkun FeCrAl málmblöndur. Til dæmis eru viðnámshitarar í hitameðferðarofnum með verndandi köfnunarefnislofti dæmi um útbreidda notkun FeCrAl málmblöndur í slíku umhverfi. Höfundarnir greina frá því að oxunarhraði FeCrAlY málmblöndur sé töluvert hægari við glæðingu í andrúmslofti með lágum súrefnisþrýstingi [11]. Markmið rannsóknarinnar var að ákvarða hvort glæðing í (99,996%) köfnunarefnisgasi (4,6) (Messer® sérstakur óhreinindastig O2 + H2O < 10 ppm) hefur áhrif á tæringarþol FeCrAl málmblöndu (Kanthal AF) og að hve miklu leyti það fer eftir glæðingarhita, breytingum á honum (hitahringrás) og upphitunarhraða.