ताप तत्व सामग्री

ताप तत्व सामग्री गुण चयन को कुछ सामग्रियों तक सीमित कर देते हैं। सबसे आम सामग्री निकल-क्रोमियम, लौह-क्रोमियम-एल्यूमीनियम मिश्र धातु, मोलिब्डेनम सिलसाइड और सिलिकॉन कार्बाइड हैं। उच्च तापमान ऑक्सीकरण का विरोध करने की क्षमता के कारण ये सामग्रियां उच्च तापमान पर काम कर सकती हैं। दूसरे समूह में ग्रेफाइट, मोलिब्डेनम, टंगस्टन और टैंटलम शामिल हैं। इन सामग्रियों को उच्च तापमान पर ऑक्सीकृत किया जाता है और ज्यादातर निर्वात वातावरण या ऑक्सीजन मुक्त वातावरण वाली भट्टियों में उपयोग किया जाता है।

नी-क्रोमियम (नी-सीआर) मिश्र धातु

उच्च तापमान पर भी इसकी लचीलापन, उच्च प्रतिरोधकता और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण, यह प्रकार सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले हीटिंग तत्व सामग्री में से एक है। निकेल-क्रोमियम मिश्र धातुओं की सबसे आम संरचना 80/20 या 80 प्रतिशत निकल, 20 प्रतिशत क्रोमियम है। अन्य रचनाएँ निर्माता पर निर्भर करती हैं। इसकी उच्च लचीलापन के कारण, जब इसे हीटिंग तत्व के रूप में उपयोग किया जाता है तो इसे अक्सर एक तार में खींचा जाता है। एक सामान्य अनुप्रयोग जो इस संपत्ति को प्रदर्शित करता है वह है हॉट वायर फोम कटर। निकेल-क्रोमियम तार का अधिकतम ताप तापमान लगभग 1,100 से 1,200 डिग्री है।

लोहा-क्रोमियम-एल्युमिनियम (Fe-Cr-Al) मिश्र धातु

इस प्रकार के फेरिटिक आयरन-क्रोमियम-एल्युमीनियम मिश्र धातु की रासायनिक संरचना आमतौर पर 20 से 24 प्रतिशत क्रोमियम, 4-6 प्रतिशत एल्यूमीनियम, और लौह मार्जिन के रूप में होती है। निकेल-क्रोमियम की तुलना में आयरन-क्रोमियम-एल्युमीनियम हीटर लचीले और वजन में कम होते हैं। वे निकल-क्रोमियम तार की तुलना में लगभग 1,300 से 1,400 डिग्री अधिक तापमान भी पैदा कर सकते हैं। इसकी लौह-आधारित धातु के कारण, इस मिश्र धातु की कीमत Ni-Cr से कम घटती-बढ़ती है, जो मुख्य रूप से निकेल से बनी होती है। लौह-क्रोमियम-एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करने का नुकसान यह है कि उच्च तापमान पर उनकी ताकत कम हो जाती है।

आयरन-क्रोमियम-एल्युमीनियम मिश्र धातुओं को पाउडर धातुकर्म नामक प्रक्रिया द्वारा बेहतर बनाया जा सकता है। इस प्रक्रिया में, मिश्र धातु सिल्लियां पाउडर में बदल जाती हैं और सांचों में संकुचित हो जाती हैं। इसके बाद पाउडर धातु को पूरी तरह से पिघलाए बिना धातुकर्म बंधन बनाने के लिए तापमान नियंत्रित वातावरण में पाप किया जाता है या गर्म दबाया जाता है (गर्म आइसोस्टैटिक दबाव)। सामग्री के यांत्रिक गुणों को बढ़ाने के लिए मिश्र धातु मिश्रण में फैलाव जोड़ा जाता है, जिससे उच्च तापमान पर अतिरिक्त शक्ति और क्रूरता प्रदान की जाती है।

मोलिब्डेनम डिसिलिसाइड (MoSi2)

मोलिब्डेनम डिसिलिसाइड एक आग रोक सिरामेट (सिरेमिक-धातु समग्र) है जो मुख्य रूप से हीटिंग तत्व सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। अपने उच्च गलनांक और अच्छे संक्षारण प्रतिरोध के कारण, यह उच्च तापमान भट्टियों के लिए एक आदर्श सामग्री है। मोलिब्डेनम सिलीसाइड ताप तत्व विभिन्न प्रकार की ऊर्जा-गहन प्रक्रियाओं जैसे यांत्रिक मिश्रधातु, दहन संश्लेषण, प्रभाव संश्लेषण और गर्म आइसोस्टैटिक दबाव के माध्यम से उत्पन्न होते हैं।

MoSi₂ हीटर 1,900 डिग्री तक ताप तापमान प्राप्त कर सकते हैं। मोलिब्डेनम सिलसाइड का उपयोग करने के नुकसान इसकी कम क्रूरता और पर्यावरणीय परिस्थितियों में उच्च तापमान रेंगना है। यह कमरे के तापमान पर भंगुर है और इसे बहुत सावधानी से संभालने की जरूरत है। लगभग 1,000 डिग्री के भंगुर-कठोर संक्रमण तापमान पर उच्च कठोरता प्राप्त की जाती है। दूसरी ओर, उच्च रेंगने की दर के कारण ताप तत्व उच्च तापमान पर आसानी से ख़राब हो जाता है। MoSi2 तत्व का सबसे आम प्रकार 2-हैंडल हेयरपिन डिज़ाइन है, जो आमतौर पर भट्टी की छत से निलंबित होता है और भट्टी की दीवार के आसपास स्थित होता है। एक एकीकृत पैकेज के रूप में यांत्रिक समर्थन और थर्मल इन्सुलेशन प्रदान करने के लिए अन्य आकृतियों को अक्सर सिरेमिक इन्सुलेशन मोल्डर्स के संयोजन में उपयोग किया जाता है।

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)

यह 2,100 डिग्री से ऊपर के तापमान पर SiC अनाजों के पुनर्संरचना या प्रतिक्रिया संयोजन द्वारा निर्मित एक सिरेमिक है। सिलिकॉन कार्बाइड हीटिंग तत्व झरझरा (आमतौर पर 8-25 प्रतिशत) होते हैं, जिसमें भट्ठी के अंदर का वातावरण सामग्री के क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से प्रतिक्रिया कर सकता है। संपूर्ण ताप तत्व धीरे-धीरे ऑक्सीकृत हो सकता है, जो समय के साथ तत्व की प्रतिरोध विशेषताओं को बढ़ाता है (अक्सर "उम्र बढ़ने" के रूप में जाना जाता है) तत्व के जीवन पर तत्व के वोल्टेज को बढ़ाने के लिए एक चर वोल्टेज की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। तत्व के वांछित बिजली उत्पादन को धीरे-धीरे बनाए रखना। यह उम्र बढ़ने अंततः हीटिंग तत्व के जीवन और प्रदर्शन को सीमित करता है।

सिलिकॉन कार्बाइड में कई गुण होते हैं जो इसे अत्यंत उच्च परिचालन तापमान के लिए उपयुक्त ताप तत्वों के निर्माण के लिए उपयुक्त बनाते हैं। इस सिरेमिक में कोई तरल चरण नहीं है। इसका मतलब यह है कि तत्व किसी भी तापमान पर रेंगने के कारण शिथिल या ख़राब नहीं होते हैं, और भट्टी के अंदर किसी सहारे की आवश्यकता नहीं होती है। सिलिकॉन कार्बाइड को लगभग 2,700 डिग्री के तापमान पर सीधे उर्ध्वपातित किया जाता है। इसके अलावा, यह अधिकांश प्रक्रिया तरल पदार्थों के लिए रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और इसमें उच्च कठोरता और थर्मल विस्तार का कम गुणांक है। सिलिकॉन कार्बाइड हीटर लगभग 1,600 से 1,700 डिग्री के ताप तापमान तक पहुंच सकते हैं।

सीसा

ग्रेफाइट कार्बन से बना एक खनिज है जिसमें परमाणु हेक्सागोनल संरचना में व्यवस्थित होते हैं। यह खनिज, अपने सिंथेटिक रूप में भी, गर्मी और बिजली का अच्छा संवाहक है। ग्रेफाइट 2,000 डिग्री से ऊपर के तापमान पर गर्मी पैदा कर सकता है। उच्च तापमान पर, इसका प्रतिरोध काफी बढ़ जाता है। इसके अलावा, यह थर्मल शॉक का सामना कर सकता है और तेजी से हीटिंग और कूलिंग चक्रों के बाद भी भंगुर नहीं होगा। ग्रेफाइट का उपयोग करने का मुख्य नुकसान यह है कि यह लगभग 500 डिग्री तापमान पर आसानी से ऑक्सीकरण करता है। इस सीमा के भीतर निरंतर उपयोग से अंततः सामग्री की खपत होगी। ग्रेफाइट हीटिंग तत्वों का उपयोग अक्सर वैक्यूम भट्टियों में किया जाता है जहां ऑक्सीजन और अन्य गैसों को हीटिंग चेंबर से डिस्चार्ज किया जाता है। ऑक्सीजन की कमी न केवल पिघली हुई धातु के ऑक्सीकरण को रोकती है, बल्कि स्वयं ताप तत्व के ऑक्सीकरण को भी रोकती है। ग्रेफाइट का उपयोग सीलिंग फिल्म के लिए किया जा सकता है, जिसे कार्बन क्रिस्टल इलेक्ट्रिक हीटिंग फिल्म, ग्राफीन इलेक्ट्रिक हीटिंग फिल्म फिल्म और अन्य फिल्म हीटर उत्पादों में बनाया जाता है।