Kanthal AF aleazioa 837 erresistentzia-ohmioa alkromoa Y fekral aleazioa

Kanthal AF burdin-kromo-aluminio ferritikozko aleazio bat da (FeCrAl aleazioa), 1300 °C-ko (2370 °F) tenperaturetan erabiltzeko. Aleazioak oxidazio-erresistentzia bikaina eta forma-egonkortasun oso ona ditu ezaugarri, eta horrek elementuen bizitza luzea ematen du.

Kan-thal AF normalean labe industrialetan eta etxetresna elektrikoetan berogailu elektrikoetan erabiltzen da.

Etxetresna elektrikoen industrian aplikazioen adibideak hauek dira: txigorgailuetarako eta ile-lehorgailuetarako mika irekiko elementuetan, berogailuetarako meandro itxurako elementuetan eta zuntz isolatzaileko materialaren gaineko bobina irekiko elementu gisa sukaldeko zeramikazko beirazko berogailuetan, irakiteko plaketarako zeramikazko berogailuetan, sukaldeko plaketarako zuntz zeramiko moldekatuko bobinak, berogailuetarako bobina esekidun elementuetan, erradiadoreetarako alanbre zuzen esekidun elementuetan, konbekzio-berogailuetan, aire bero-pistoletarako triku elementuetan, erradiadoreetan, lehorgailuetan.

Laburpena Ikerketa honetan, FeCrAl aleazio komertziala (Kanthal AF) nitrogeno gasean (4.6) 900 °C eta 1200 °C-tan erretzean zehar korrosio-mekanismoa azaltzen da. Proba isotermiko eta termoziklikoak egin ziren, esposizio-denbora oso, berotze-abiadura eta erretze-tenperatura desberdinekin. Airean eta nitrogeno gasean oxidazio-probak analisi termograbimetrikoaren bidez egin ziren. Mikroegitura eskaneatze-mikroskopia elektronikoaren (SEM-EDX), Auger elektroi-espektroskopiaren (AES) eta ioi-sorta fokatuaren (FIB-EDX) analisi bidez karakterizatu da. Emaitzek erakusten dute korrosioaren progresioa AlN faseko partikulez osatutako nitridazio-eskualde lokalizatuen eraketaren bidez gertatzen dela, eta horrek aluminioaren jarduera murrizten du eta hauskortasuna eta espalazioa eragiten ditu. Al-nitruroaren eraketa eta Al-oxidoaren eskalaren hazkunde-prozesuak erretze-tenperaturaren eta berotze-abiaduraren araberakoak dira. FeCrAl aleazioaren nitridazioa nitrogeno gasean oxigeno presio partzial baxuan erretzean gertatzen den oxidazioa baino prozesu azkarragoa dela ikusi zen, eta aleazioaren degradazioaren kausa nagusia dela.

Sarrera FeCrAl-ean oinarritutako aleazioak (Kanthal AF ®) ezagunak dira tenperatura altuetan oxidazio-erresistentzia bikainagatik. Propietate bikain hau gainazalean termodinamikoki egonkorra den alumina-eskala baten eraketarekin lotuta dago, eta horrek materiala oxidazio gehiagoren aurka babesten du [1]. Korrosioarekiko erresistentzia-propietate bikainak izan arren, FeCrAl-ean oinarritutako aleazioekin fabrikatutako osagaien bizitza mugatua izan daiteke piezak tenperatura altuetan ziklo termikoen eraginpean jartzen badira maiz [2]. Horren arrazoietako bat da eskala sortzen duen elementua, aluminioa, aleazio-matrizean kontsumitzen dela lurpeko eremuan, alumina-eskalaren errepikatutako termo-talka pitzadura eta birmoldaketaren ondorioz. Geratzen den aluminio-edukia kontzentrazio kritikoaren azpitik jaisten bada, aleazioak ezin du babes-eskala birmoldatu, eta horrek oxidazio katastrofiko bat eragiten du, azkar hazten diren burdinazko eta kromozko oxidoak eratuz [3,4]. Inguruko atmosferaren eta gainazaleko oxidoen iragazkortasunaren arabera, barne-oxidazio edo nitridazio gehiago eta nahi ez diren faseen eraketa erraztu dezake lurpeko eskualdean [5]. Han eta Youngek erakutsi dute Ni Cr Al aleazioetan alumina eskala eratzen dutenean, barne oxidazio eta nitridazio eredu konplexu bat garatzen dela [6,7] tenperatura altuetan ziklo termikoan zehar, aire atmosferan, batez ere Al eta Ti bezalako nitruro eratzaile sendoak dituzten aleazioetan [4]. Kromo oxido eskalak nitrogeno iragazkorrak direla ezagutzen da, eta Cr2N azpi-eskala geruza gisa edo barne prezipitatu gisa eratzen da [8,9]. Efektu hau larriagoa izatea espero daiteke ziklo termiko baldintzetan, eta horrek oxido eskalaren pitzadurak eragiten ditu eta nitrogenoarekiko hesi gisa duen eraginkortasuna murrizten du [6]. Korrosioaren portaera, beraz, oxidazioaren arteko lehiak gobernatzen du, eta horrek alumina babeslea eratzen/mantentzen du, eta nitrogenoaren sarrerak, aleazio matrizearen barne nitridazioa eragiten du AlN fasea eratuz [6,10], eta horrek eskualde horren espalazioa eragiten du, AlN fasearen hedapen termiko handiagoaren ondorioz aleazio matrizearekin alderatuta [9]. FeCrAl aleazioak tenperatura altuetan oxigenoa edo beste oxigeno emaile batzuk dituzten atmosferak dituztenean, hala nola H2O edo CO2, oxidazioa da erreakzio nagusia, eta alumina eskala sortzen da, oxigeno edo nitrogenoarekiko iragazgaitza dena tenperatura altuetan eta aleazio matrizean sartzearen aurka babesten duena. Baina, erredukzio atmosferaren (N2+H2) eta alumina eskala babeslearen pitzadura baten eraginpean jartzen badira, tokiko haustura oxidazio bat hasten da babesik gabeko Cr eta Ferich oxidoak eratuz, eta horiek bide egokia eskaintzen dute nitrogenoa matrize ferritikoan sartzeko eta AlN fasea eratzeko [9]. Babesle nitrogeno atmosfera (4.6) maiz erabiltzen da FeCrAl aleazioen aplikazio industrialean. Adibidez, babesle nitrogeno atmosfera duten tratamendu termikoko labeetan dauden erresistentzia berogailuak FeCrAl aleazioen aplikazio zabalaren adibide dira ingurune horretan. Egileek jakinarazi dute FeCrAlY aleazioen oxidazio-tasa askoz motelagoa dela oxigeno presio partzial baxuko atmosfera batean erretzean [11]. Ikerketaren helburua izan zen zehaztea ea % 99,996 nitrogeno (4,6) gasean (Messer® espezifikazioa. O2 + H2O < 10 ppm ezpurutasun maila) erretzeak FeCrAl aleazioaren (Kanthal AF) korrosioarekiko erresistentzian eragiten duen eta zenbateraino den erretze-tenperaturaren, haren aldaketaren (ziklo termikoaren) eta berotze-abiaduraren araberakoa.