[实用新型]一种耐高温加热元件

说明书

技术领域

本发明属于耐高温加热材料技术领域。 

背景技术

作为高温加热元件上MoSi₂系一种高熔点的金属互化材料，它的重要工业价值应用是作为高温炉的加热元件，但高温炉使用时MoSi₂表面将发生化学反应。 

此时生成SiO₂物相是一个玻璃相SiO₂，但在高温炉中1500℃时，加热元件SiO₂则往往倾向会发生分解形成一氧化硅和氧气。 

此时SiO₂由于粘度下降，附在材料表面的厚度减少，严重影响材料的使用与寿命。因此一般市售的MoSi₂加热元件在1500℃以下使用，并且寿命较短。 

发明内容

本法名技术原理在于，利用氧在不同氧化物中的扩散系数不同，选择低于SiO₂中氧的扩散系数的氧化物作为涂层材料就可有效阻止氧在SiO₂中的扩散，从图1可见，Al₂O₃、Y₂O₃等氧化物中氧的扩散系数均低于SiO₂中氧的扩散系数，可以有效保护氧在SiO₂中的扩散，因此选用Al₂O₃作为保护基体MoSi₂在高温使用时的性能的材料。 

本发明提供一种耐高温加热元件，包括MoSi₂棒和Al₂O₃高耐火涂层，所述Al₂O₃高耐火涂层是将Al(OC₄H₉)₄溶于甲氧基乙醇中，在125℃回流2小时，然后加入一定量的H₂O和HAc进行水解反应而得到的，所述高耐火涂层中Al(OC₄H₉)₄、甲氧基乙醇、H₂O和HAc的体积比为5:20:1:0.5，其主要应用于高温炉中，所述高耐火涂层为涂附在MoSi₂材料表面的一层高耐火度的Al₂O₃，利用Al₂O₃在高温下稳定，且离解蒸汽压低的特点，以有效保护基体MoSi₂材料在高温使用时的性能，经工业试验表明，经过涂层技术的材料能有效阻止MoSi₂界面反应，而且高温性能明显提高。在1600℃100小时试验时，表面观察与重量损失明显优于未经涂层的材料。 

附图说明

图1为反应原理图；图2为HAc、H2O含量对涂层的影响及变化关系图；图3为涂层TEM照片；图4为胶化时间与c_HAc/c_Al(OC4H9)4的关系图；图5为胶化时间与c_H2O/c_Al(OC4H9)4的关系；图6为FT-IR光谱图；图7为增加醋酸与温度的关系；图8为干胶红外光谱图；图9为试验炉样品图；图10为经1600℃100小时工业试验后涂附涂层（左1,2）与未涂层（右1,2,3,4）的材料表观比较；图11a-d依次为1600℃灼烧12hr时，涂层与未涂层MoSi₂加热元件在30X、100X条件下直径的变化图；图12为本申请层状结构示意图。 

制备涂层 

涂层与HAc、水解平衡关系：涂层方法最重要的物理化学过程是由溶胶变凝胶阶段所发生的水解与聚合反应,而水解与聚合反应是一对同时竞争的反应。制备铝涂层时发现只有在HAc作用下才能进行。在酸性条件下,能得到清澈与透明的涂层;在碱性条件下,溶液浑浊或沉淀,得不到好的涂层。HAc、H₂O含量对铝涂层的影响及变化关系如图2所示。