NBSiC-Schutzrohr für Thermoelementen
Siliciumnitrid-gebundenes Siliciumcarbid (Si₃N₄-gebundenes SiC) ist ein poröses Material mit außergewöhnlicher Thermoschockbeständigkeit, wodurch es sich besonders für Anwendungen mit häufigen An-/Abschaltzyklen des Ofens und schnellen Temperaturschwankungen eignet. Seine maximale Dauerbetriebstemperatur beträgt 1450 °C und er stellt eine kostengünstige Lösung für eine Vielzahl von Mittel- bis Hochtemperatur-Wärmebehandlungsöfen dar.
Das Material wird durch Mischen von Siliziumkarbidkörnern mit metallischem Siliziumpulver hergestellt, das anschließend geformt, getrocknet und entparaffiniert wird. Der Grünkörper wird in einer hochreinen Stickstoffatmosphäre bei 1400–1500 °C gesintert. Dabei fungieren die SiC-Partikel als Gerüst, während das metallische Silizium in situ mit Stickstoff zu Si₃N₄ als Bindungsphase reagiert. Diese Nitridphase kapselt und überbrückt die SiC-Körner fest und schafft so eine integrale röhrenförmige Struktur. Das Verfahren zeichnet sich durch eine sehr geringe Schrumpfung, hohe Maßgenauigkeit und eine hervorragende Produktionsausbeute aus. Die resultierenden Rohre haben eine mäßige Porosität, eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit und eignen sich gut für die Großserienfertigung von Thermoelement-Schutzhüllen.
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Material | Si₃N₄-gebundenes SiC |
| SiC-Reinheit | 73 % – 75 % |
| Maximale Betriebstemperatur | 1450 °C |
| Schüttdichte (g/cm³) | 2,70 – 2,80 |
| Scheinbare Porosität | 8 % – 28 % |
| Biegefestigkeit bei Raumtemperatur (MPa) | 25 – 160 |
| Biegefestigkeit bei 1400 °C (MPa) | 20 – 140 |
| Elastizitätsmodul (GPa) | 220 – 240 |
| Wärmeleitfähigkeit bei 1000 °C (W/m·K) | 19 – 20 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (*10⁻⁶/°C) | 4.5 – 5.1 |
| Thermoschockbeständigkeit | Ausgezeichnet bis hervorragend |
| Standard-Außendurchmesserbereich | Φ20 – 90 mm (metrisch) |
| Standard-Innendurchmesserbereich | Φ8 – 70 mm (metrisch) |
| Standardlängenbereich | Bis 1100 – 1600 mm |
| Säure-/Laugen-Korrosionsbeständigkeit | Mäßig; nicht beständig gegen stark oxidierende Salzschmelzen oder starke Laugen |
| Gasdichtheitsbewertung | Oberflächendicht / porös; Für gasdichte Anwendungen ist eine Innenauskleidung aus Aluminiumoxid erforderlich |
| Entscheidender Vorteil | Erstklassige Temperaturwechselbeständigkeit, hohe Kosteneffizienz und breite Verfügbarkeit großer Durchmesser |
| Empfohlene Anwendungen | Wärmebehandlungsöfen mit häufigen Temperaturwechseln, intermittierende Öfen, große Sinteröfen, mäßig korrosive Umgebungen |
| Nutzungsbeschränkung | Für stark korrosive Bedingungen wird ein doppelwandiges Rohr empfohlen; Nicht in stark alkalischen oder geschmolzenen Zink-/Bleibädern verwenden |
Si₃N₄-gebundene SiC-Schutzrohre werden häufig in industriellen Prozessen eingesetzt, die eine robuste Thermoschockbeständigkeit erfordern, beispielsweise in Chargenöfen, kontinuierlichen Glühlinien, großen Sinteranlagen und Keramiköfen. Sie werden auch in der Wärmebehandlung von Metallen, in der Gießerei und anderen Anwendungen bei mittleren bis hohen Temperaturen eingesetzt, bei denen Kosten und Haltbarkeit entscheidende Faktoren sind. Für Atmosphären mit starken Laugen, aggressiven Salzschmelzen oder geschmolzenem Zink/Blei müssen jedoch alternative Schutzmaßnahmen (z. B. Doppelwandkonstruktionen mit Aluminiumoxidauskleidungen) angewendet werden, um eine zuverlässige Lebensdauer zu gewährleisten.
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