Aloi Kanthal AF 837 aloi fekram alkrom Y resistohm

Kanthal AF ialah aloi ferit besi-kromium-aluminium (aloi FeCrAl) untuk digunakan pada suhu sehingga 1300°C (2370°F). Aloi ini dicirikan oleh rintangan pengoksidaan yang sangat baik dan kestabilan bentuk yang sangat baik yang menghasilkan jangka hayat elemen yang panjang.

Kan-thal AF biasanya digunakan dalam elemen pemanasan elektrik dalam relau perindustrian dan peralatan rumah.

Contoh aplikasi dalam industri perkakas adalah dalam elemen mika terbuka untuk pembakar roti, pengering rambut, dalam elemen berbentuk berliku-liku untuk pemanas kipas dan sebagai elemen gegelung terbuka pada bahan penebat gentian dalam pemanas atas kaca seramik dalam kompor, dalam pemanas seramik untuk plat mendidih, gegelung pada gentian seramik yang dibentuk untuk plat memasak dengan hob seramik, dalam elemen gegelung gantung untuk pemanas kipas, dalam elemen dawai lurus gantung untuk radiator, pemanas perolakan, dalam elemen landak untuk pistol udara panas, radiator, pengering mesin.

Abstrak Dalam kajian ini, mekanisme kakisan aloi FeCrAl komersial (Kanthal AF) semasa penyepuhlindapan dalam gas nitrogen (4.6) pada suhu 900 °C dan 1200 °C digariskan. Ujian isoterma dan termo-kitaran dengan pelbagai masa pendedahan, kadar pemanasan dan suhu penyepuhlindapan telah dilakukan. Ujian pengoksidaan dalam udara dan gas nitrogen telah dijalankan melalui analisis termogravimetrik. Mikrostruktur dicirikan oleh mikroskop elektron imbasan (SEM-EDX), spektroskopi elektron Auger (AES) dan analisis pancaran ion terfokus (FIB-EDX). Keputusan menunjukkan bahawa perkembangan kakisan berlaku melalui pembentukan kawasan nitridasi bawah permukaan setempat, yang terdiri daripada zarah fasa AlN, yang mengurangkan aktiviti aluminium dan menyebabkan kerapuhan dan percikan. Proses pembentukan Al-nitrida dan pertumbuhan kerak Al-oksida bergantung pada suhu penyepuhlindapan dan kadar pemanasan. Telah didapati bahawa nitridasi aloi FeCrAl adalah proses yang lebih cepat daripada pengoksidaan semasa penyepuhlindapan dalam gas nitrogen dengan tekanan separa oksigen yang rendah dan merupakan punca utama degradasi aloi.

Pengenalan Aloi berasaskan FeCrAl (Kanthal AF ®) terkenal dengan rintangan pengoksidaan yang unggul pada suhu tinggi. Sifat cemerlang ini berkaitan dengan pembentukan kerak alumina yang stabil secara termodinamik pada permukaan, yang melindungi bahan daripada pengoksidaan selanjutnya [1]. Walaupun mempunyai sifat rintangan kakisan yang unggul, jangka hayat komponen yang dihasilkan daripada aloi berasaskan FeCrAl boleh dihadkan jika bahagian-bahagian tersebut kerap terdedah kepada kitaran haba pada suhu tinggi [2]. Salah satu sebabnya ialah elemen pembentuk kerak, aluminium, digunakan dalam matriks aloi di kawasan bawah permukaan disebabkan oleh keretakan termo-kejutan berulang dan pembentukan semula kerak alumina. Jika kandungan aluminium yang tinggal berkurangan di bawah kepekatan kritikal, aloi tidak lagi boleh membentuk semula kerak pelindung, mengakibatkan pengoksidaan pecahan bencana dengan pembentukan oksida berasaskan besi dan kromium yang berkembang pesat [3,4]. Bergantung pada atmosfera sekeliling dan kebolehtelapan oksida permukaan, ini boleh memudahkan pengoksidaan dalaman atau nitridasi selanjutnya dan pembentukan fasa yang tidak diingini di kawasan bawah permukaan [5]. Han dan Young telah menunjukkan bahawa dalam kerak alumina yang membentuk aloi Ni Cr Al, corak pengoksidaan dalaman dan nitridasi yang kompleks berkembang [6,7] semasa kitaran haba pada suhu tinggi dalam atmosfera udara, terutamanya dalam aloi yang mengandungi pembentuk nitrida yang kuat seperti Al dan Ti [4]. Kerak kromium oksida diketahui telap nitrogen, dan Cr2 N terbentuk sama ada sebagai lapisan sub-skala atau sebagai mendakan dalaman [8,9]. Kesan ini dijangka lebih teruk di bawah keadaan kitaran haba yang membawa kepada keretakan kerak oksida dan mengurangkan keberkesanannya sebagai penghalang kepada nitrogen [6]. Oleh itu, tingkah laku kakisan dikawal oleh persaingan antara pengoksidaan, yang membawa kepada pembentukan/penyelenggaraan alumina pelindung, dan kemasukan nitrogen yang membawa kepada nitridasi dalaman matriks aloi melalui pembentukan fasa AlN [6,10], yang membawa kepada perpecahan kawasan tersebut disebabkan oleh pengembangan haba fasa AlN yang lebih tinggi berbanding matriks aloi [9]. Apabila aloi FeCrAl terdedah kepada suhu tinggi dalam atmosfera dengan oksigen atau penderma oksigen lain seperti H2O atau CO2, pengoksidaan adalah tindak balas yang dominan, dan kerak alumina terbentuk, yang tidak telap kepada oksigen atau nitrogen pada suhu tinggi dan memberikan perlindungan terhadap pencerobohannya ke dalam matriks aloi. Tetapi, jika terdedah kepada atmosfera penurunan (N2+H2), dan retakan kerak alumina pelindung, pengoksidaan pemecahan tempatan bermula dengan pembentukan oksida Cr dan Ferich yang tidak melindungi, yang menyediakan laluan yang baik untuk resapan nitrogen ke dalam matriks ferit dan pembentukan fasa AlN [9]. Atmosfera nitrogen pelindung (4.6) kerap digunakan dalam aplikasi perindustrian aloi FeCrAl. Contohnya, pemanas rintangan dalam relau rawatan haba dengan atmosfera nitrogen pelindung adalah contoh aplikasi aloi FeCrAl yang meluas dalam persekitaran sedemikian. Penulis melaporkan bahawa kadar pengoksidaan aloi FeCrAlY jauh lebih perlahan apabila disepuhlindapkan dalam atmosfera dengan tekanan separa oksigen yang rendah [11]. Tujuan kajian ini adalah untuk menentukan sama ada penyepuhlindapan dalam gas nitrogen (4.6) (99.996%) (tahap bendasing spesifikasi Messer® O2 + H2O < 10 ppm) mempengaruhi rintangan kakisan aloi FeCrAl (Kanthal AF) dan setakat mana ia bergantung pada suhu penyepuhlindapan, variasinya (kitaran terma), dan kadar pemanasan.