硅鉬棒在高溫加熱燒結(jié)爐中壽命如何

更新時(shí)間：2025-06-24

瀏覽次數(shù)：234

硅鉬棒在高溫加熱燒結(jié)爐中壽命如何在高溫?zé)Y(jié)爐的環(huán)境下

，硅鉬棒的壽命表現(xiàn)往往呈現(xiàn)出明顯的"劍"特性

。當(dāng)爐溫攀升至1600℃以上時(shí)

，這種金屬陶瓷復(fù)合材料的表面會(huì)自然形成致密的二氧化硅保護(hù)層，猶如給棒體披上了透明鎧甲

。我們?cè)鴮?duì)某光伏企業(yè)的燒結(jié)爐進(jìn)行跟蹤測(cè)試，發(fā)現(xiàn)采用階梯式升溫工藝的硅鉬棒

，其連續(xù)工作壽命比驟冷驟熱工況下延長(zhǎng)了約37%。

值得注意的是

，爐內(nèi)氣氛的氧化還原性會(huì)顯著影響保護(hù)層的穩(wěn)定性

。在弱還原性氣氛中（如氫氮混合氣體）

，硅鉬棒表面會(huì)形成特殊的莫來(lái)石相保護(hù)層

，這種微觀結(jié)構(gòu)能使棒體在1800℃工況下的壽命突破4000小時(shí)

。某特種陶瓷廠通過(guò)引入脈沖式氣氛控制系統(tǒng)

，成功將硅鉬棒更換周期從3個(gè)月延長(zhǎng)至11個(gè)月，僅備件成本就節(jié)省了200余萬(wàn)元

。

但過(guò)度依賴保護(hù)層也存在隱患

。我們檢測(cè)到，當(dāng)爐溫頻繁穿越1350℃這個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)

，保護(hù)層會(huì)發(fā)生β-方石英相變，產(chǎn)生微裂紋

。就像反復(fù)折疊的鋁箔會(huì)斷裂一樣，這種微觀損傷的累積最終會(huì)導(dǎo)致棒體出現(xiàn)"象腿效應(yīng)"——兩端粗中間細(xì)的不可逆形變

。某次事故分析顯示

，當(dāng)棒體直徑變化超過(guò)原始尺寸的15%時(shí)，其電阻特性會(huì)發(fā)生突變

，這時(shí)即使外觀完好也必須立即更換。

高溫氧化：在 1200℃以上，硅鉬棒表面生成致密 SiO?氧化膜
，形成保護(hù)層
；但溫度超過(guò) 1700℃時(shí)
，SiO?膜揮發(fā)速率加快（反應(yīng)式：SiO?(s) → SiO (g) + ?O?(g)），導(dǎo)致內(nèi)部鉬基體裸露并加速氧化
。
低溫氧化脆化：在 400-700℃區(qū)間，硅鉬棒易發(fā)生 “低溫氧化"
，表面生成疏松的 MoO?（熔點(diǎn) 795℃），導(dǎo)致元件脆化斷裂（需避免在此溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停留）
。

頻繁升降溫或爐內(nèi)溫度不均
，會(huì)使硅鉬棒因熱脹冷縮產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（硅鉬棒熱膨脹系數(shù) 4.5×10??/℃），長(zhǎng)期積累導(dǎo)致陶瓷相開(kāi)裂
。

還原性氣氛：H?、CO 等氣體在高溫下會(huì)與 SiO?膜反應(yīng)（如 SiO? + 2H? → Si + 2H?O）
，破壞氧化保護(hù)層
；
硫化物 / 鹵化物：SO?
、HCl 等氣體會(huì)與硅鉬棒反應(yīng)生成低熔點(diǎn)化合物（如 MoS?
，熔點(diǎn) 1185℃）
，加速元件腐蝕
。

避免低溫區(qū)停留：升溫過(guò)程中快速通過(guò) 400-700℃區(qū)間（建議升溫速率≥10℃/min）
，停機(jī)時(shí)待爐溫降至 300℃以下再通冷風(fēng)；
功率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)：采用 PID 溫控器
，設(shè)置超溫保護(hù)（偏差≥15℃時(shí)自動(dòng)降功率）
，避免局部過(guò)熱
。

支撐結(jié)構(gòu)：水平安裝時(shí)，每 1m 長(zhǎng)度需設(shè)置 1 個(gè)陶瓷支架（材質(zhì) Al?O?）
，避免元件下垂
；
定期檢查：每 500 小時(shí)停機(jī)檢查
，若發(fā)現(xiàn)表面出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)（MoO?沉積）
，可用細(xì)砂紙輕磨后繼續(xù)使用
；
電阻監(jiān)測(cè)：當(dāng)實(shí)測(cè)電阻超過(guò)初始值 1.5 倍時(shí)，需成對(duì)更換元件（避免三相負(fù)載不平衡）
。

陶瓷燒結(jié)領(lǐng)域：某企業(yè)使用 1600℃硅鉬棒爐燒結(jié) Al?O?陶瓷
，采用分段升溫（0-400℃ 5℃/min
，400-1600℃ 15℃/min），配合 N?保護(hù)
，單組元件壽命達(dá) 6500 小時(shí)（約 8 個(gè)月）；
粉末冶金領(lǐng)域：在 1700℃真空爐中燒結(jié)鎢合金時(shí)
，因真空度長(zhǎng)期維持在 10??Pa
，硅鉬棒壽命比空氣爐延長(zhǎng)至 2 倍（達(dá) 4000 小時(shí)）。