電熱合金元素の耐酸化性への影響

電熱合金元素の耐酸化性への影響

ニッケルクロムおよびニッケルクロム鉄の電熱合金において、耐酸化性を向上させる元素はクロムとシリコンです。 合金中のニッケル、鉄、マンガン、炭素等は、高温耐酸化性に悪影響を及ぼします。 微量元素のランタン、セリウム、イットリウムなどの希土類元素は、合金の耐酸化性を向上させることができます。

合金の内部酸化がある程度まで進行すると、酸化皮膜に亀裂が入り始めます。 亀裂の発生により合金内部に多量の酸素が侵入し、鉄、アルミニウム、シリコン、クロム等が多量に酸化され、酸化速度が急激に速くなる。 同時に酸化皮膜に多数の亀裂が発生し始め、最終的には損傷につながります。

つまり、電熱合金の酸化過程は電熱体の破壊過程を反映しているのです。 保護酸化膜をどのように確立し、合金の酸化安定段階を開発するかは、電熱合金の耐用年数を延ばす上で非常に重要です。

合金の表面に連続的な酸化膜が形成されると、合金への酸素の侵入速度は減少し続けます。 この時点では、まだ少量の酸素が存在しており、酸化膜を介して酸化され、膜の下に豊富な合金元素が内部酸化層を形成します。

この段階では、合金は非常に遅い速度で酸化されます。 高温に長時間さらされると、酸化膜の密度と厚さが増加します。 合金の酸化は時間と直線的な関係があります。 酸化皮膜は内外の２層二重構造となります。 酸化皮膜の安定相が長いほど合金の寿命は長くなります。

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