正常使用的西安電熱元件表面應當存在一層具有保護作用的氧化膜。這層氧化膜應均勻分布在元件的整個表面,其組成是Cr2O3(鎳鉻和鎳鉻鐵系合金)和Al2O3(鐵鉻鋁系合金)。商品電熱合金材料的表面存在的氧化膜分布情況是不均勻的,其成分含量也達不到預期的要求,因此,電熱元件啟用前必須進行預氧化處理。
一、電熱元件表面保護性氧化膜的作用如下:
(1)在氧化性介質中可以減緩氧化性氣體的滲透速度,降低合金氧化速度。
(2)在非氧化性介質(例如氮、氫、滲碳氣體、硫化物等)中,減緩氣體的滲透速度,降低合金的腐蝕速度。
(3)在真空或低壓條件下可減少電熱合金成分的揮發損失。
二、電熱元件的預氧化處理
商品電熱合金材料出廠前進行的熱處理溫度低于使用溫度,保溫時間又短,加之元件在加工成形過程中經受彎曲變形作用,因此,電熱元件表面的氧化膜薄而不均勻,可能還存在有裂紋或其他損傷。這種氧化膜是不能起到良好的保護作用的。
為了在電熱元件表面建立具有保護作用的氧化膜,必須在電熱元件正式啟用前,通電加熱至足夠高溫度,保溫足夠長時間,以便形成理想的保護膜。其中,溫度是.重要的條件,它必須高于正常使用溫度。這就是為什么正常使用過程不能替代預氧化處理的原因。
電熱元件預氧化處理時應選擇的技術參數如下:
(1) 預氧化處理溫度。氧化膜中起保護作用的Al2O3或Cr2O3含量隨溫度升高而增加,膜的保護作用就越好。通常主要氧化物在膜中的含量應當不少于90%。
鐵鉻鋁電熱合金0Cr25Al5的加熱溫度與膜中Al2O3含量關系如圖3-7所示。
該合金的預氧化處理溫度應不低于1150℃。隨合金含鋁量增加預氧化處理溫度應相應升高。相反,溫度應適當降低。要使鎳鉻和鎳鉻鐵系電熱合金表面形成以Cr2O3、NiO為主的保護膜,其加熱溫度應不低于900℃。
(2) 預氧化處理的保溫時間。保溫時間的長短決定著氧化膜的厚度。通常保護性氧化膜的厚度在(1~2)×10-4mm。根據合金氧化速度,大約需要保溫4~8h。各類合金的電熱元件預氧化處理溫度和保溫時間列表3-5。
預氧化處理是在西安電熱元件安裝完畢之后,在空爐條件下送電,緩慢升溫。當電熱元件表面溫度達到規定值時,開始保溫,然后停電,緩慢冷卻。經過預氧化處理后,元件表面形成一層均勻致密的保護性氧化膜。