CN101899593A - 一种镍铬高电阻电热合金 - Google Patents
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Abstract
一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：化学成分组成及质量百分比为：C：0.02-0.06、P：0.010-0.020、S：0.010-0.015、Mn：0.02-0.60、Si：1.00-1.50、Cr：20.0-23.0、Al：0.1-0.20、Fe：0.4-0.8、Ti：0.1-0.20、Zr：0.20-0.50、RE：0.01-0.05、Ni为余量。本发明由于在金属合金中添加了金属锆和稀土材料，锆与空气接触形成氧化锆保护层，其表面的抗氧化性能得到大大提高，且能产生远红外，发热均匀，使得本合金钢的最高使用温度可达1300℃，其表面负荷可达到5W/cm2。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金材料，具体的说是一种镍铬高电阻电热合金，属于冶金领域。
背景技术
高电阻电热合金是指用于制造电发热体的以电阻为主要特性的合金，该类合金按基体组成元素系列可分为铁一铬一铝系合金、铁一铬一镍系合金、镍一铬系合金三大类。常用牌号有0Cr25Al5、0Cr21Al6Nb、Cr15Ni60、Cr20Ni80、Cr30Ni70等。Cr20Ni80(镍铬丝)合金具有优良的综合性能，是制作高质量电热元件的首选品种，具有抗氧性好，强度高、无磁性、发射率高、较好的耐腐蚀性、不软化等一系列优点，在长时间使用时，不变形且永久性伸长很小，国家标准GB/T 1234-1995中Cr20Ni80化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.08，P≤0.020，S≤0.015，Mn≤0.60，Si 0.75-1.60，Cr 20.0-23.0，Al≤0.50，Fe≤1.0，Ni为余量。其类合金制作的元件的最高使用温度为1200℃，表面负荷率(表面功率)为1.5W/cm2，当材料需要在1200℃以上高温条件下时，容易发生材料开裂、波浪形，而且其抗拉强度、屈服强度等物化性能也不够理想。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种镍铬高电阻电热合金，是在已知的Cr20Ni 80合金钢的基础上添加锆和稀土材料，使得本合金钢有较高的熔点，能够长时间耐受1200℃以上高温，且具有较好抗拉强度和屈服强度及高的表面负荷率。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：化学成分组成及质量百分比为：C：0.02-0.06、P：0.010-0.020、S：0.010-0.015、Mn：0.02-0.60、Si：1.00-1.50、Cr：20.0-23.0、Al：0.1-0.20、Fe：0.4-0.8、Ti：0.1-0.20、Zr：0.20-0.50、RE：0.01-0.05、Ni为余量。
所述的RE为混合稀土元素，通常采用的是铈、镧和钇。
本发明的优点：由于在金属合金中添加了金属锆和稀土材料，锆与空气接触形成氧化锆保护层，其表面的抗氧化性能得到大大提高，且能产生远红外，发热均匀，使得本合金钢的最高使用温度可达1300℃，其表面负荷可达到5W/cm2。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明.
实施例一
一种镍铬高电阻电热合金，其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.02、P是0.01、S是0.01、Mn是0.20、Si是1.0、Cr是20.0、Al是0.1、Fe是0.8、Ti是0.1、Zr是0.5、Ce是0.05，Ni为77.21。
实施例二
一种镍铬高电阻电热合金，其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.04、P是0.02、S是0.011、、Mn是0.3、Si是1.5、Cr是23、Al是0.15、Fe是0.7、Ti是0.18，Zr是0.2、La是0.03，Ni为73.869。
实施例三
一种镍铬高电阻电热合金，其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.045、P是0.017、S是0.013、Mn是0.55、Si是1.2、Cr是22、Al是0.18、Fe是0.6、Ti是0.17，Zr是0.28、Y是0.03，Ni为74.915。
实施例四
一种镍铬高电阻电热合金，其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.055、P是0.019、S是0.01、Mn是0.45、Si是1.4、Cr是20、Al是0.16、Fe是0.7、Ti是0.19，Zr是0.36、Y是0.01，Ni为76.646。
RE为稀土元素，混合稀土，通常采用的是铈、镧和钇，其它稀土元素也可以，可以根据价格高低和资源充足与否作适当调整。
经测试，采用本发明的高电阻电热合金(Cr20Ni80-Z)制作的元件的最高使用温度为1300℃，表面负荷率(表面功率)可达5W/cm2，从而进一步提高了其耐用性，搞腐蚀和抗氧化性能。
锆Zr是高熔点金属之一，熔点1852±2℃，沸点4377℃，第一电离能6.84电子伏特。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，有耐腐蚀性，高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。锆对氧的亲和力很强，1000℃氧气溶于锆中能使其体积显著增加。锆比较软，主要用于制造防弹合金钢，还可做反应堆中铀燃料的包覆合金；锆在高温时易发射电子，锆还少量用于外科刀具及其它工业用途。锆在空气中比较稳定。锆有比不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐腐蚀性能，力学性能和工艺性能，特别在还原性氯化物溶液中具有耐蚀性。
铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
镧主要应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。镧也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧。
钇是一种用途广泛的金属，主要应用到钢铁及有色合金的添加剂，钇能够增强一些不锈钢的抗氧化性和延展性；合金中添加适量的富钇混合稀土后，合金的综合性能得到明显的改善，可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上；在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土，可提高合金导电率；在铜合金中加入钇，提高了导电性和机械强度。
Claims (7)
1.一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：化学成分组成及质量百分比为：C：0.02-0.06、P：0.010-0.020、S：0.010-0.015、Mn：0.02-0.60、Si：1.00-1.50、Cr：20.0-23.0、Al：0.1-0.20、Fe：0.4-0.8、Ti：0.1-0.20、Zr：0.20-0.50、RE：0.01-0.05、Ni为余量。
2.根据权利要求1所述的一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：所述的RE为混合稀土元素，通常采用的是铈、镧和钇。
3.根据权利要求2所述的一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.02、P是0.01、S是0.01、Mn是0.20、Si是1.0、Cr是20、Al是0.1、Fe是0.8、Ti是0.1、Zr是0.5、Ce是0.05，Ni为77.21。
4.根据权利要求2所述的一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：C是0.04、P是0.02、S是0.011、、Mn是0.3、Si是1.5、Cr是23、Al是0.15、Fe是0.7、Ti是0.18，Zr是0.2、La是0.03，Ni为73.869。
5.根据权利要求2所述的一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.04、P是0.02、S是0.011、、Mn是0.3、Si是1.5、Cr是23、Al是0.15、Fe是0.7、Ti是0.18，Zr是0.2、La是0.03，Ni为73.869。
6.根据权利要求2所述的一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：C是0.045、P是0.017、S是0.013、Mn是0.55、Si是1.2、Cr是22、Al是0.18、Fe是0.6、Ti是0.17，Zr是0.28、Y是0.03，Ni为74.915。
7.根据权利要求2所述的一种镍铬高电阻电热合金，其特征在于：其化学成分组成及质量百分比含量为：C是0.055、P是0.019、S是0.01、Mn是0.45、Si是1.4、Cr是20、Al是0.16、Fe是0.7、Ti是0.19，Zr是0.36、Y是0.01，Ni为76.646。
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