加热元件制造技术

本发明专利技术涉及一种加热元件，所述加热元件包含由不同的二硅化钼基组合物构成的至少两个部分，其中至少一个二硅化钼基部分是以铬合金化基二硅化钼组合物((Mo

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加热元件
本专利技术涉及一种加热元件，所述加热元件由基于不同的二硅化钼基组合物的至少两个部分构成，其中至少一个二硅化钼基部分是以铬合金化基二硅化钼基组合物为基础的，以及至少一个二硅化钼基部分是以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的。本专利技术还涉及所述加热元件的用途以及包含所述加热元件的炉。
技术介绍
二硅化钼基材料在诸如炉的高温应用方面是众所周知的。由这些材料制成的加热元件因为形成了保护性二氧化硅(SiO2)层而在空气中在诸如超过1800℃的高温下具有良好的性能，所述二氧化硅(SiO2)层也称作硅石玻璃。当在空气中加热二硅化钼基材料时，钼和二氧化硅两者都将发生氧化。由钼形成的氧化物将挥发并蒸发，并且由二氧化硅形成的氧化物将在加热元件上形成保护性氧化物层，这继而将防止加热元件腐蚀和暴露于磨损劣化下。然而，在低温(400～600℃)下，二氧化钼将保留在二氧化硅层中并干扰连续SiO2层的形成。这将导致连续消耗加热元件的材料，并且是一种被称为“氧化粉化”(pesting或pest)的现象。在炉中，特别是在工业炉中，存在加热元件劣化的问题。工业炉包括具有高温的区域(热区域)和具有低温的区域(冷区域)。在热区域中，氧化粉化通常不是问题，因为会立即形成一层保护性二氧化硅。然而，加热元件的在冷区域中的部分将具有氧化粉化的问题，因此这些部分将暴露于腐蚀和磨损劣化下，这最终将导致元件故障。与氧化粉化相关的另一个问题是由于从故障元件掉落的氧化物碎片而导致的被加热材料的污染。此外，已知的是，向含MoSi2的组合物中添加铝将明显改善由其制成的加热元件的抗氧化粉化性。然而，关于铝的问题在于它将形成六方晶系的Mo(Si,Al)2，并且含Mo(Si,Al)2的部分很难通过焊接接合到包含MoSi2的部分上，因为在接合所需要的高温下在这两种材料之间存在强度差异。另外，因为六方晶系的Mo(Si,Al)2的电阻率比四方晶系的(Mo,Cr)Si2更高，所以由于端子的不必要的加热而导致的功率损耗将提高。本专利技术的目的是消除或至少减轻上述问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的方面提供一种加热元件，所述加热元件适用于诸如工业炉的炉中，并且将耐受或至少减轻上述问题。因此，本专利技术提供一种加热元件，所述加热元件包含作为以不同的二硅化钼基组合物为基础的部分的至少两个二硅化钼基部分，其中至少一个所述二硅化钼基部分是以具有大于或等于90重量％的(Mo1-xCrx)Si2(其中x为0.05～0.25)的二硅化钼基组合物为基础的；以及其中至少一个二硅化钼基部分是以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的。得到的加热元件将使得由于端子的不必要的加热(特别是在炉启动期间)而导致的功率损耗降低。另外，得到的加热元件将具有高的抗氧化粉化性。以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的加热元件的部分优选用于加热元件的热区域中，即用于具有超过600℃温度的区域中。此外，本专利技术还涉及一种固定触点，所述固定触点包含如上文或下文中所定义的加热元件。本专利技术还涉及一种炉，例如包含如上文或下文中所定义的加热元件的工业炉。附图说明图1显示了根据本专利技术的一个实施方案的加热元件；图2A显示了Mo(Si,Al)2基材料(左侧)与Cr合金化的MoSi2基材料之间的接合处。图的下部以横截面显示了接合处；图2B显示了扫描电子显微照片(背散射模式)，所述扫描电子显微照片显示了Mo(Si,Al)2基材料(左侧)与(Mo,Cr)Si2基材料之间的接合处。具体实施方式本专利技术涉及一种加热元件，所述加热元件包含作为以不同的二硅化钼基组合物为基础的部分的至少两个二硅化钼基部分，其中至少一个二硅化钼基部分是以具有大于或等于90重量％(wt％)的(Mo1-xCrx)Si2(其中x为0.05～0.25)的二硅化钼基组合物为基础的，以及其中至少一个二硅化钼基部分是以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的。因此，一个部分是以一种二硅化钼基组合物为基础的，以及一个部分是以另一种二硅化钼基组合物为基础的。本加热元件的设计将在不损害热区域中加热元件的高温性能的条件下减少或甚至消除氧化粉化，因为加热元件具有至少两个部分的组合，其中一个部分是以一种二硅化钼基组合物为基础的，以及另一个部分是以另一种二硅化钼基组合物为基础的。因此，所述部分将具有不同的性能。另外，所述加热元件的设计将使得由于端子的不必要的加热而导致的功率损耗降低。炉的加热元件的暴露于冷区域(400～600℃)的部分是以包含大于或等于90重量％的(Mo1-xCrx)Si2(其中x为0.05～0.25)的二硅化钼基组合物为基础的。所述组合物的剩余物可以是铝硅酸盐粘土和/或一种或多种诸如SiO2的无机氧化物。根据一个实施方案，所述铝硅酸盐粘土呈诸如膨润土的蒙脱石型。根据一个实施方案，其中部分钼(Mo)被铬(Cr)置换的二硅化钼基组合物包含大于或等于95重量％的(Mo1-xCrx)Si2，并且剩余物为铝硅酸盐粘土和/或一种或多种无机氧化物。根据一个实施方案，为了进一步减少氧化粉化，x为0.10～0.20，例如0.15～0.20。已经显示，铬合金化二硅化钼基组合物不会在冷区域中形成氧化钼，这意味着形成的二氧化硅层将是连续的，因此不会由于腐蚀和/或磨损而暴露于劣化下。在本专利技术中，术语“(Mo,Cr)Si2基材料”与“(Mo1-xCrx)Si2”以及“铬合金化基二硅化钼”与“铬合金化二硅化钼基组合物”可以互换使用。此外，加热元件的暴露于热区域(即高于600℃)的部分是以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的(由其制造的)。所述组合物的剩余物可以是铝硅酸盐粘土和/或一种或多种诸如SiO2的无机氧化物。根据一个实施方案，所述铝硅酸盐粘土呈诸如膨润土的蒙脱石型。令人惊讶地发现，(Mo1-xCrx)Si2基部分将易于接合(连接)到Mo(Si,Al)2基部分。不受任何理论的束缚，据认为铬是关键元素。另外，不仅通过接合这两种组合物的部分将减少炉内的氧化粉化，而且由于(Mo,Cr)Si2比Mo(Si,Al)2更低的电阻率而减少了不期望的热形成的量。因此，由于材料的不同热膨胀而使得接合处受到的影响更小。如上所述，所述部分可以还包含小于或等于10重量％(wt％)的铝硅酸盐粘土和/或一种或多种诸如SiO2的无机氧化物。根据一个实施方案，铝硅酸盐粘土呈诸如膨润土的蒙脱石型，并将用作挤出助剂和/或烧结助剂。基于包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的组合物的至少一个部分可以分别包含Mo(Si,Al)2基基体相以及高达5体积％的Mo5(Si,Al)2和高达15体积％的Al2O3。根据一个实施方案，如上文或下文中所定义的加热元件包含不同的二硅化钼基组合物的两个部分或由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热元件，所述加热元件由至少两个二硅化钼基部分构成，/n其中至少一个二硅化钼基部分是以具有大于或等于90重量％的(Mo

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180318 EP PCT/EP2018/0567771.一种加热元件，所述加热元件由至少两个二硅化钼基部分构成，
其中至少一个二硅化钼基部分是以具有大于或等于90重量％的(Mo1-xCrx)Si2的二硅化钼基组合物为基础的，其中x为0.05～0.25；以及
其中至少一个二硅化钼基部分是以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的。


2.根据权利要求1所述的加热元件，其中所述加热元件由两个二硅化钼基部分构成。


3.根据权利要求1所述的加热元件，其中所述加热元件由三个二硅化钼基部分构成，
其中两个部分是以相同的二硅化钼基组合物为基础的，以及
一个部分是以另一种二硅化钼基组合物为基础的。


4.根据权利要求3所述的加热元件，其中两个部分是以具有大于或等于90重量％的(Mo1-xCrx)Si2的二硅化钼基组合物为基础的，其中x为0.05～0.25；以及
一个部分是以包含大于或等于90重量％的Mo(Si,Al)2的二硅化钼基组合物为基础的。


5.根据权利要求1所述的加热元件，其中所述加热元件由四个二硅化钼基部分构成，
其中所述加热元件的两个部分是以具有大于或等于90重量％的(Mo1-xCrx)Si2的二硅化钼基组合物为基础的，其中x为0.05～0.25；以及
所述加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·斯特罗姆，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE