סגסוגת AF של קנתל 837 instryohm alchrome y fecral סגסוגת

Kanthal AF הוא סגסוגת ברזל-כרום-אלומיניום פרטית (סגסוגת צפרל) לשימוש בטמפרטורות של עד 1300 מעלות צלזיוס (2370 מעלות צלזיוס). הסגסוגת מאופיינת בהתנגדות חמצון מעולה ויציבות צורה טובה מאוד וכתוצאה מכך חיי יסודות ארוכים.

בדרך כלל משתמשים ב- Kan-Thal AF באלמנטים לחימום חשמלי בתנורים תעשייתיים ומכשירי בית.

דוגמה ליישומים בתעשיית המכשירים נמצאים באלמנטים נציצים פתוחים עבור טוסטרים, מייבשי שיער, באלמנטים בצורת מתפתל לחימום המאוורר וכמימו יסודות סליל פתוחים על חומר בידוד סיבים בבידוד קרמיקה בטווחים, בתנורי קרמי לחימום, לחימומים, לחימומים, לחימומים, לחימומים, לחימומים, לחימומים, לחימומים, לחימומים, חודים, חודים, חודים, חוטים, רדיאטורים, מחממי הסעה, באלמנטים דורבן לתותחי אוויר חם, רדיאטורים, מייבשי נתיבה.

מופשט במחקר הנוכחי, מתואר מנגנון הקורוזיה של סגסוגת Fecral מסחרית (Kanthal AF) במהלך חישול בגז חנקן (4.6) בטמפרטורה של 900 מעלות צלזיוס ו- 1200 מעלות צלזיוס. בוצעו בדיקות איזותרמיות ותרמו-מחזוריות עם זמני חשיפה כוללים משתנים, שיעורי חימום וטמפרטורות חישול. בדיקת חמצון בגז אוויר וחנקן בוצעה על ידי ניתוח תרמוגרווימטרי. המבנה המיקרו מאופיין בסריקת מיקרוסקופיית אלקטרונים (SEM-EDX), ספקטרוסקופיית אלקטרונים מקדחת (AES) וניתוח קרן יונים ממוקדת (FIB-EDX). התוצאות מראות כי התקדמות הקורוזיה מתרחשת באמצעות היווצרות של אזורי ניטרציה תת -קרקעיים מקומיים, המורכבים מחלקיקי שלב ALN, מה שמפחית את פעילות האלומיניום וגורם להתקרבות ולפשע. התהליכים של היווצרות Al-Nitride וגידול בקנה מידה של אל-אוקייד תלויים בטמפרטורת חישול וקצב החימום. נמצא כי החנקן של סגסוגת הצפרל הוא תהליך מהיר יותר מאשר חמצון במהלך חישול בגז חנקן עם לחץ חלקי חמצן נמוך ומייצג את הגורם העיקרי להשפלת סגסוגת.

מבוא סגסוגות מבוססות Fecral (Kanthal AF ®) ידועות בזכות עמידות החמצון המעולה שלהם בטמפרטורות גבוהות. מאפיין מצוין זה קשור להיווצרות סולם אלומינה יציב תרמודינמית על פני השטח, המגנה על החומר מפני חמצון נוסף [1]. למרות תכונות עמידות בפני קורוזיה מעולה, ניתן להגביל את אורך החיים של הרכיבים המיוצרים מסגסוגות מבוססות fecral אם החלקים נחשפים לעיתים קרובות לרכיבה על אופניים תרמיים בטמפרטורות גבוהות [2]. אחת הסיבות לכך היא שהאלמנט היוצר בקנה מידה, אלומיניום, נצרך במטריצת הסגסוגת באזור התת-קרקעי בגלל פיצוח חוזרים של התרמו-צעק ורפורמה בסולם האלומינה. אם תכולת האלומיניום הנותרת פוחתת מתחת לריכוז הקריטי, הסגסוגת כבר לא יכולה לרפורמה בסולם המגן, וכתוצאה מכך חמצון פריצה קטסטרופלי על ידי היווצרות תחמוצות מבוססות ברזל וכרום הגוברות במהירות [3,4]. תלוי באטמוספירה הסובבת וחדירות של תחמוצות פני השטח זה יכול להקל על חמצון פנימי או חנקן ויצירת שלבים לא רצויים באזור מתחת לפני השטח [5]. האן ויאנג הראו כי בקנה מידה של אלומינה היוצרים סגסוגות ni cr al, מתפתח דפוס מורכב של חמצון פנימי וחנקן [6,7] במהלך רכיבה על אופניים תרמיים בטמפרטורות גבוהות באווירה אוויר, במיוחד בסגסוגות המכילות פורמטים ניטריד חזקים כמו Al ו- Ti [4]. קשקשי תחמוצת כרום ידועים כחידורי חנקן, ו- CR2 n נוצר כשכבה תת-סולם או כמשקעים פנימיים [8,9]. ניתן לצפות כי השפעה זו תהיה חמורה יותר בתנאי אופניים תרמיים המובילים לפיצוח בקנה מידה תחמוצת ולהפחית את יעילותו כמחסום לחנקן [6]. התנהגות הקורוזיה נשלטת אפוא על ידי התחרות בין חמצון, מה שמוביל להיווצרות/תחזוקה של אלומינה מגנה, וכדי חנקן חנקן המובילה לחנקות פנימית של מטריצת הסגסוגת על ידי היווצרות שלב ALN [6,10], מה שמוביל לבלט של אותו אזור כתוצאה מהתרחבות תרמית גבוהה יותר של שלב ALN בהשוואה למטריקס של כל המטריקס [9]. כאשר חושפים סגסוגות צמציות לטמפרטורות גבוהות באטמוספרות עם חמצן או תורמי חמצן אחרים כמו H2O או CO2, חמצון הוא התגובה השולטת, וצורות בקנה מידה של אלומינה, הניתנות לחמצן או חנקן בטמפרטורות גבוהות ומספקות הגנה מפני פריצותיהם למטריצת הסגסוג. אולם, אם נחשף לאטמוספירה להפחתת (N2+H2), וסדק בקנה מידה של אלומינה מגן, חמצון מקומי מקומי מתחיל על ידי היווצרות של תחמוצות CR ותחמוצות FERICH, המספקות דרך חיובית להתפשטות חנקן למטריקס הפריטי והיווצרות שלב ALN [9]. אטמוספירת החנקן (4.6) מיושמת לעתים קרובות ביישום התעשייתי של סגסוגות צפרליות. לדוגמה, תנורי התנגדות בתנורי טיפול בחום עם אטמוספירת חנקן מגן הם דוגמא ליישום נרחב של סגסוגות צמציות בסביבה כזו. הכותבים מדווחים כי קצב החמצון של סגסוגות ה- fecraly הוא איטי במידה ניכרת בעת חישול באטמוספרה עם לחצים חלקיים נמוכים בחמצן [11]. מטרת המחקר הייתה לקבוע אם חישול (99.996%) חנקן (4.6) גז (Messer® מפרט. רמת טומאה O2 + H2O <10 עמודים לדקה) משפיעה על עמידות קורוזיה של סגסוגת צמצום (קנטל AF) ובאיזו מידה היא תלויה בטמפרטורת הרישול, הווריאציה שלה (מחזור תרמי) ובשיעור החימום.