Molybdenum Disilicide (MoSi2)
Molybdenum disilicide adalah cermet reflektori (komposit keramik-logam) terutama digunakan sebagai bahan elemen pemanas. Ini adalah bahan yang diinginkan untuk tungku suhu tinggi karena titik lelehnya yang tinggi dan ketahanan korosi yang baik. Elemen pemanas siliida molybdenum diproduksi oleh berbagai proses padat energi seperti paduan mekanis, sintesis pembakaran, sintesis kejut, dan penekanan isostatik panas.
Pemanas ₂ MoSi dapat mencapai suhu pemanasan hingga 1.900 ° C. Kelemahan untuk menggunakan molybdenum silida adalah ketangguhannya yang rendah pada kondisi sekitar dan merayap suhu tinggi. Kerapasannya pada suhu kamar membutuhkan penanganan yang sangat hati-hati. Peningkatan ketangguhan dicapai pada suhu transisi rapuh-ductile sekitar 1.000 ° C. Tingkat creep yang lebih tinggi, di sisi lain, menyebabkan elemen pemanas mudah berubah bentuk pada suhu tinggi. Jenis elemen MoSi2 yang paling umum adalah desain jepit rambut 2-shank, yang biasanya digantung melalui atap tungku, dan terletak di sekitar dinding tungku. Bentuk lain tersedia sering dikombinasikan dengan ke former isolasi keramik yang memberikan dukungan mekanis dan isolasi termal sebagai paket terintegrasi.
Silicon Carbide (SiC)
Ini adalah jenis keramik yang dihasilkan oleh rekristallisasi atau ikatan reaksi biji-bijian SiC pada suhu di atas 2.100 ° C. Elemen pemanas karbida silikon adalah tubuh berpori (biasanya 8-25%) di mana suasana tungku dapat bereaksi melalui penampang bahan. Seluruh elemen pemanas dapat secara bertahap teroksidasi yang menyebabkan peningkatan sifat ketahanan listrik dari elemen dari waktu ke waktu (biasa disebut sebagai "penuaan") Pasokan tegangan variabel biasanya diperlukan untuk mempertahankan output daya yang diinginkan dari elemen dengan secara bertahap meningkatkan tegangan ke elemen selama masa hidup mereka. Penuaan ini akhirnya membatasi kehidupan dan kinerja elemen pemanas.
Silikon karbida memiliki banyak sifat yang membuatnya cocok untuk membuat elemen pemanas untuk suhu servis yang sangat tinggi. Keramik ini tidak memiliki fase cairan. Artinya elemen tidak akan melorot atau cacat karena merayap pada suhu berapa pun, dan tidak ada dukungan yang diperlukan di dalam tungku. SiC langsung sublimasi pada suhu sekitar 2.700 ° C. Selain itu, secara kimia inert dari sebagian besar cairan proses dan memiliki kekakuan tinggi dan koefisien rendah ekspansi termal. Pemanas karbida silikon dapat mencapai suhu pemanasan sekitar 1.600 hingga 1.700 ° C.
Grafit
Grafit adalah mineral yang terdiri dari karbon di mana atom disusun dalam struktur heksagonal. Mineral ini, juga bentuk sintetisnya, adalah konduktor termal dan listrik yang baik. Grafit dapat menghasilkan panas pada suhu yang lebih besar dari 2.000 ° C. Pada suhu tinggi, ketahanan listriknya meningkat secara signifikan. Selain itu, ia dapat menahan guncangan termal dan tidak menjadi rapuh bahkan setelah siklus pemanasan dan pendinginan yang cepat. Kerugian utama menggunakan grafit adalah kecenderungannya untuk mengoksidasi pada suhu sekitar 500 ° C. Terus digunakan pada kisaran ini akhirnya menghasilkan konsumsi bahan. Elemen pemanas grafit biasanya digunakan dalam tungku vakum di mana oksigen dan gas lainnya dievakuasi dari ruang pemanas. Tidak adanya oksigen tidak hanya mencegah oksidasi logam cair, tetapi juga elemen pemanas itu sendiri.
Molybdenum, Tungsten, dan Tantalum
Ini adalah logam refrtori dengan sifat yang sama seperti grafit ketika digunakan sebagai elemen pemanas. Di antara logam ini, tungsten memiliki suhu operasi tertinggi tetapi juga lebih mahal. Dalam hal kelangsungan hidup, molybdenum lebih populer karena paling murah tetapi masih lebih mahal daripada grafit. Seperti grafit, mereka hanya dapat digunakan dalam kondisi vakum karena mereka memiliki afinitas ikatan yang kuat dengan oksigen dan bahkan hidrogen dan nitrogen. Mereka mulai mengoksidasi pada suhu sekitar 300 hingga 500 ° C.
Bahan Koefisien Termal Positif (PTC)
Bahan KHAS PTC adalah karet tetapi bisa keramik juga. Karet PTC terbuat dari polydimethylsiloxane (PDMS) dengan nanopartikel karbon. Pemanas PTC memiliki properti unik di mana pemanas mempertahankan atau membatasi aliran saat ini dengan memiliki ketahanan listrik yang meningkat saat suhu meningkat. Ini membuat bahan aman dan cocok untuk digunakan dalam pakaian. Awalnya, pemanas menarik kekuatan penuh dan memanas karena resistivitasnya. Ketahanan bahan meningkat dengan meningkatnya panas dan kemudian bertindak sebagai insulator. Ini dicapai tanpa perlu loop umpan balik apa pun.
