[发明专利]高温组件

说明书

本发明涉及一种具有提高发射率的涂层(2)的难熔金属或难熔金属合金的高温组件(1)，该涂层基本上由以下组成：氮化钽和/或氮化锆；以及含量为0至98wt.％的钨。

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的难熔金属的高温组件，并且涉及一种制备高温组件的方法。

背景技术

在许多高温应用中，热传递主要通过热辐射进行。在给定温度下发射的热辐射的决定性因素是热传递中所涉及的表面的发射程度或发射率。发射率表示相对于理想的黑色物体，物体发出的辐射量。

表面的发射率越高，物体可以通过该表面发出的热辐射越多。

同样，热辐射输出的吸收类似地适用：由于物体的发射率和吸收率成正比，因此具有高发射率的物体也比具有低发射率的物体吸收更多的辐射。

因此，在要热传递要通过辐射的方式经由其而发生的工艺表面的情况下，要尽力选择其尽可能高的发射率。高发射率允许在较低的组件温度下发出相同的辐射输出。

这从Stefan-Boltzmann定律可以立即看出，该定律在灰色物体的一种改进形式中根据灰色物体的温度来指示它的热辐射输出：

P＝ε(T)·σ·T⁴

其中P是辐射输出，ε(T)是所有波长的加权平均发射率，σ是Stefan-Boltzmann常数且T是开氏温度。

较低的组件温度通常有利于组件的寿命。

在现有技术中，存在用于提高高温组件的发射率的各种方案：

US 2014041589(A1)描述了一种加热导体，其至少部分地具有钨的多孔烧结涂层。采用淤浆法来施加涂层。与光滑的钨表面相比，多孔烧结涂层实现了发射率的增加。

在其他应用中，还有一些提高高温组件发射率的示例：

EP 1019948(A1)描述了一种用于高压放电灯的阳极的树枝状金属或金属化合物的涂层，由此将获得大于0.8的发射率值(以发射系数表示)。铼被提及特别适合于此，因为可以由此很好地形成树枝状结构。

EP 0791950(A2)采用了类似的方法，根据该方法，将细粒钨烧结在高压放电灯的尖端周围。

在DE 1182743(B)中，用于高压放电灯的阳极的发射系数通过冷却槽并且在一个实施例中另外通过烧结的碳化钽来增加。

根据这些文献，与未涂覆的钨阳极相比，发射率基本上通过增加表面积而增加。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的高温组件及其制造方法。

该目的通过具有权利要求1特征的高温组件和/或通过具有权利要求10特征的方法来实现。在从属权利要求中详述了优选实施例。

认为与本申请有关的应用是操作温度通常为1000-2500℃或更高的应用。这些尤其包括在照明技术(例如高压放电灯中的电极)、熔炉技术(例如加热导体、内部熔炉配件、装料设备、坩埚)和医疗技术(例如旋转X射线阳极)中的应用。

在本申请的上下文中，所涉及的具有高操作温度的组件被称为高温组件。

难熔金属或难熔金属合金通常用于提到的高温应用。就本申请而言，难熔金属应理解为是指元素周期表的第四族(钛、锆和铪)、第五族(钒、铌、钽)和第六族(铬、钼、钨)的金属以及铼。难熔金属合金是指具有至少50at.％相关元素的合金。这些材料的特性之一是它们在高工作温度下具有出色的尺寸稳定性。

裸金属通常具有非常低的发射率。

因此，在1700-2500nm的波长范围内，钨在室温下的发射率约为0.2。