硅碳棒的使用

　　硅碳棒在高温下使用时，由于缓慢氧化使电阻增大。一般认为，其寿命是指电阻增大到约为安装时 电阻值的4倍所经历的时间。硅碳棒的氧化反应按下式进行：

　　SiC+2〇2→Si02+C02

　　高温时反应加快，促使电阻增大。刚开始使用时，元件的表面很快生成SiO2覆盖层.Si02保护膜生成后，氧化逐渐减慢，然后SiO2的数量增多及其在转化温度附近破裂，都能使电阻剧烈增加，终于达到了变压器的电压补偿极限（电压补偿约2倍），以致不能继续使用。

　　硅碳棒在使用过程中，其电阻值是随着使用时间的增加而增加，这种现象称之为老化。棒的老化应视为正常现象。棒老化后会使炉温达不到要求，但可适当提高电压或改变原来的接法，而使炉温得到补偿。

　　硅碳棒的使用寿命的长短与炉内温度、气氛、表面负荷、接线方式等有着极为重要的关系。

　　1、使用温度使用温度愈高，老化（电阻增加)愈快。若炉温高于1400℃，寿命显著下降。但在炉温1000℃以下时，则使用寿命可长达5000h之久。

　　硅碳棒最好连续使用，不要间歇使用。连续使用能延长棒的使用寿命，在使用过程中，棒体表面生成的SiO2薄膜，使氧化作用减弱。间歇使用时，由于SiO2在270℃左右发生a方石英=β方石英的可逆晶型转变，伴随发生异常的体积膨胀收缩，可导致Si02保护膜的开裂和破坏，加速硅碳棒的氧化作用和老化过程。因此，在炉温和表面负荷相同的条件下，间歇使用的硅碳棒的寿命，远低于连续使用。所以，为了提高硅碳棒的使用寿命，如电炉仅在白天使用，夜间炉温最好不要下降到500℃以下。

图 硅碳棒使用时的电阻增加情况

 1—连续使用  2—间歇使用 

　　一般硅碳棒的寿命不很长，约为1500h。如在硅碳棒的表面喷涂保护涂层，可使其寿命提高到lOOOOh以上。保护涂层为钛酸盐化合物，涂后经高温烧结，钛酸盐扩散到SiC晶格中，使SiC分子全被钛酸盐化合物包围，从而防止SiC的高温氧化.在1400℃下使用1000h后，一般硅碳棒的电阻增加93%.而喷涂钛酸盐保护层的硅碳棒，其电阻仅相应增加13.5%。

　　2、炉内气氛炉内气氛对硅碳棒的使用寿命有重大的影响，因此，对控制气氛的种类和最高使用温度都应有所限制。

　　在氧化性气氛中，且表面温度又在1650℃以下时，硅碳棒是稳定的。若气氛中含有水汽，则1000℃?1200℃是氧化明显加快的不稳定区。

　　有时还用一氧化碳作为电炉的保护气氛，虽然CO与SiC不会直接发生化学反应，但在700℃时CO可发生如下反应，造成碳素沉积：

　　2CO→C+ C02

　　碳素沉积在硅碳棒的表面上或炉壁上，可引起电流短路。在使用碳氢化合物气体作保护气体或工艺过程气体时，可因热解产生碳素沉积，也可发生同样现象。在这种情况下，电炉使用一定时间后，如每100h必须向炉内送入空气，使沉积的炭素完全掉，以避免硅碳棒的过早损坏。

　　3、表面负荷：硅碳棒的表面负荷与炉内温度、元件表面温度之间的关系。表面负荷愈大，则炉内温度与元件表面温度之间的温差越大，元件的寿命越短。硅碳棒的表面负荷推荐使用数值。在一般空气中使用与在氢气这类有害气体中使用时，两者的表面负荷是不 一祥的。在有害气体中使用时必须降低其表面负荷。

　　硅碳棒在空气环境中使用，其工作寿命比在封闭条件下使用的寿命能延长一倍左右。

　　硅碳棒在日常使用中必须注意下列事项：

　　1、在高温使用时不能加入潮湿工件，加料时不要触及棒体，防止振动、冲击或引起电弧。

　　2、严防碱、碱土金属、石棉、硼化合物及其他低熔物污染棒体。

　　3、在还原性气氛中使用，其寿命比在空气中要低。如含有硫化物，在1300℃以下就有不良作用，因此，只能在1200℃以下使用。 

　　4、在引入氢气的条件下使用，比在空气中电阻增加为快，且棒体变脆。因此，最高使用温度应在1300℃以下，并应适当降低其表面负荷。

　　5、在含CO控制气氛的炉膛内使用时，由于碳的游离，有时会造成元件的短路，因此，每经一定时间应敞开炉门，使碳燃烧挥发。

　　6、硅碳棒用于粉末冶金烧结炉时，往往因其制件混合料中加入硫、硬脂酸锌、铜和其他辅助材料， 在一定温度条件下挥发出较多的络合物集聚在棒体上，严重影响硅碳棒的正常工作。因此，每隔2d?3d要进行一次低温空烧，即在<780℃温度下，在空气环境中进行燃烧，以排除络合物。

　　7、不活性的氮气对硅碳棒有保护作用，电阻增加比在空气中少。但是在1400℃以上使用时，由于生成氮化硅而局部起泡，因此，要防止局部过热。

　　8、在使用过程中，要遵守电炉使用升温规范， 严格控制元件的表面负荷，切忌超温、超负荷运行。

　　9、硅碳棒经高温使用后便失去韧性，炉体的振动以及棒体急冷时的热冲击都会引起折断，因此，严防骤升高温或停电急冷。

　　10、使用大的表面负荷时，由于产生脉动热应力的结果，将会引起棒体中心部分温度升高，加快老化速度。

　　11、元件在开始使用时，电阻值变化较快，连续进行60h?80h后，阻值增加约20%，并趋向稳定。 后期阻值增大较慢，因此，必须根据电阻增长情况适当提升电压。棒体电阻值大约可以增加到第1次使用的3?4倍。采用调压变压器时，其调压范围应比额定值大50%。

　　12、—般情况下，硅碳棒全负荷时的端电压不超过150V。为了避免炉底元件的过热，当有条件时棒体电压可比炉顶的低10V?12V。