Материал для резистивного нагревателя

(50 Н 05 В 3 12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ) Б АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ мавщю;а" а 3-68 3-30 7-19 ипаР етельство СС 3/14, 1964(71) Ордена Трудового Красного Знмены институт сверхтвердых матери(54) (57) МАТЕРИАЛНАГРЕВАТЕЛЯ, содекремний, .о т л итем, что, с цельютурного предела рной среде, он допалюминий при следкомпонентов мас.%МолибденКремнийАлюминий ДЛЯ РЕЗИСТИВНОИ) аащий молибден и а ю щ и й с я повыаения темпера- боты в окислительлнительно содержит ющем соотношенииИзобретение .относится к тугоплавким, жаростойким материалам дляэлектронагревателей.Известен высокотемпературный нагреватель из дисилицида молибдена типа СМ, предназначенный для работы в 5 электрических печах сопротивления до температуры на рабочей поверхности не более 1650 С с окислительной средой "Г 1)Недостатком нагревателя является надежная работа до 1650 ОС, обусловленная образованием на его поверхнос ти защитного слоя из стеклообразногс кремнезема. Однако, при выше 1650- 1700 ОС образующаяся на поверхности окисная пленка собирается в капли, обнажая поверхность дисилицида молибдена, чтоприводит к быстрому разрушению нагревателя.Паиболее близким к изобретению яв- О ляется нагреватель на основе дисилицица молибдена с добавками Л 1203, рабочая температура нагревателя с предложенным количеством является порядка 1650-1680 С. Добавки АР 0 к дисилициду молибдена вводятся с целью создания на поверхности нагревателя тугоплавкой защитной пленки, котораяпредохраняет работающий в.окислительной среде нагреватель от окисления. Причем данная защитная пленка образуО ется при взаимодействии, образующегося при окислении,цисилип да молибде на, окисла 810 с распределенными по объему нагревателя добавкамиА 120 З,. чем выше содеркаки А 0 з в соедине 35 нии на основе АРО и 5102, тем выше температура плавления защитной пленки нагревателя и следовательно, тем выше рабочая температура нагревателя. Для расширения диапазона рабо-, 4 О чих температур нагревателя на основе дисилицида молибдена с добавками ,А 1 03 до 1800 С потребовалась бы добавка в количестве порядка 50 2.Однако такое значительное коли чество распределенной по объему нагревателя непроводящей электрический Ток добавкиА 320 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 С, (причем поставленная цель достигается без ввода в состав нагревателя распределенного по объему нагревателя значительного ко,личества добавок окиси алюминияИ,03 а путем создания нагревателя на основе однородного электропроводящего 60материала) .Поставленная цель достигается тем,что в материал нагревателя, в составкоторого входят молибден и кремний,вводят алюминий, при этом содержание всех указанных компонентов должно быть в следующем соотношений компонентов,мас,;Молибден 63-68Кремний 13-30Алюминий 7"19Для получения материала нагревателя предварительно получают алюминид.молибдена. Для этого порошки молибдена крупностью 54 мкм иалюминия 74 мкм в соотношении вес. 64 - 36, соответственно, перемешивают в спирте в течении 24 ч затем прессуют в брикеты и спекают в вакууме Р= -10;Змм рт. ст. при 710-750 Е в течение 15 мин, затем поднимают температуру до 1000-1100 дС и выдерживают 2-3 ч. Спеченные брикеты алюминида молибдена дробят и затем размалывают ,по получения порошка. крупйостью 45 мкм. Полученны; порошокалюмикида 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 3-6 растворе .каучука, на бензине сушат и прессуют в брикеты, которые затем спекают при 1700-1800 С в атмосфере аргона при Р=-0,2 атм в течение 3-4 ч. Затем полученные брикеты дробят и размалывают до получения порошка крупностью 45 мкм, котоый замешивают ка 3-6 раствора кау-ука ка бензине и сушат. Из полученкой шихты прессуют нагреватели необходимой формы, Прессовки спекают в аргсне Р=0,2 атм при 1800-1850 С в течение 1-1,5 ч причем во избежании появления трещин в прессовках подьем температуры до заданного режима осуществляют со скоростью .15- 18 град/мин. Полученный нагреватель содержит вес.: молибден 64; кремний 19; алюминий 17 и имеет диапазон рабочих температур до 1800 С. По выше описанной методике в соотношении вес,; дисилицид молибдена 80 и алюминид молибдена 20 получают нагреватель, содержащий вес.: молибден 63; кремний 30; алюминий 7 с рабочей тем. пературой до 1700 С. Аналогично при соотношении вес.: дисцилицид молибдена 34; алюминид молибдена 53 и молибден 13 получают нагреватель содержащий вес.: молибден 68, кремний 13; алюминий 19,имеющйй рабочую температуру 1700 С.Данные представлены в таблице.Как следует из таблицыувеличениесодержания алюминия в нагревателе наоснове кремния и молибдена соответствует увеличению рабочей температурынагревателя (таблица пункты Р 1 и 2)за счет увеличения содержания алюьяния по отношению к кремнию и, следо"вательно, увеличение содержанок в1067619 Материал нагревателя,мас.Рабочаятемпература, фС Базовый объектНагреватель типа СМна основе дисилицида молибдена Мо;83.-37 1650 Предложенный нагревательМо 63 у Я 5. 30 у А 1 7 1700 1800 Мо 64; 33. 19; А 1 17 Мо 68; 81 13; А 1 19 1700 Составитель А.Ходатаева Редактор Н.Воловик Техред О.Веце КорреКтор Ю.МакаренкоЗаказ 11231/58 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 защитном слое нагревателя Мгсз пб отношению к бдг, котоРые обРазУютсЯ при окислении алюминия и кремния в поверхностном слое нагревателя. Увеличение содержания в защитном слое ,МгО,по отношению к 5 дг повышаетг 3его температуру плавления и, следовательно, рабочую температуру нагревателя. Однако увеличение содержания алюминия больше 19 приводит к уменьшению температуры плавления ма териала нагревателя, что снижает его рабочую температуру. Уменьшение содержание молибдена ниже 63 или увеличение выше 68 приводит к появлению фаэ с низкой температурой плавления и, следовательно, к уменьшению рабочей температуры нагревателя.Оптимальным сбдержанием компонента при котором диапазон рабочих температур представленного нагревателя расширяется до 1800 фС является вес.: молибден 63-64; кремний 17-20; алюминий 16-18Диапазон рабочих температур предложенного нагревателя расширяется25 ,до 1800 С и является шире чем для нагревателей на основе дисилицида молибдена. Увеличению рабочей температуры предложенного нагревателя на основе молибдена и кремния способст- З 0 дует присутствие связанного алюминия в его составе, В процессе работы нагревателя в окислительной среде в поверхностном слоем нагревателя алюминий и кремний окисляются до 35 Мгд и,50 г, что способствует образованию на поверхности нагревателя окисной защитной пленки из тугоплавкого соединения на основеИО и БЮ предохраняющей нагреватель от дальнейшего окисления и разрушения. Причем в отличие от прототига в предлагаемом нагревателе значительное количество МгдЗ присутствует только в защитной пленке, а серцевина нагревателя состоит из однородного электропроводящего материала.По сравнению с прототипом и базовым объектом, которым является нагреватель СМ(ТУ 16-531.140-76) ра" бочая температура предлагаемого наГ" ревателя повышается до 1800 С.6Экономический эффект на один нагреватель составляет 5 руб. в год. Ожидаемый суммарный экономический эффект составит 250000 руб.