炉内に還元性雰囲気を作り出すには、不完全燃焼の原理を理解し、非酸化性ガスを使用する必要がある。
このプロセスには、CO2とCO2の比率の調整、窒素やアルゴンのようなキャリアガスの使用、時には解離アンモニアやN2、Ar、H2のような純ガスの直接混合ガスの使用などが含まれます。
主な目的は、アニール中の金属腐食を防ぎ、焼成中のセラミック製品の特性に影響を与えることです。
炉内に還元性雰囲気を作り出すための4つの重要なステップ
1.吸熱制御可能雰囲気の理解
不完全燃焼:吸熱雰囲気は、原料ガスと空気の不完全燃焼によって形成され、その量は理論上の空気必要量の半分以下である。
このプロセスは高温で、触媒の作用下で起こる。
外部からの熱供給:混合ガス自体の熱放出が少ないため、連続燃焼反応を維持するためには外部からの熱供給が必要である。
調整可能な炭素ポテンシャル:空気と原料ガスの混合比を変えることにより、COとCO2、H2とH2O、H2とCH4の相対量を調整でき、大気のカーボンポテンシャルをコントロールできる。
2.非酸化性キャリアガスの使用
窒素またはアルゴン:金属加工では、還元性ガスを希釈するキャリアガスとして窒素やアルゴンなどの非酸化性ガスが使用され、焼鈍時の金属腐食を防止している。
燃焼生成物:還元雰囲気は通常、燃料の燃焼生成物を使用し、CO:CO2比を調整することで達成される。
3.直接ガス混合およびその他の方法
解離アンモニア:解離アンモニアの直接混合ガスも還元雰囲気を作り出すことができる。
真空と純粋ガス:真空を使用したり、N2、Ar、H2などの純ガスを混合することでも、還元雰囲気を得ることができる。
4.金属およびセラミック製品への影響
金属アニール:還元雰囲気は、金属を腐食させることなく金属応力を緩和するために焼鈍炉で使用されます。
セラミック焼成:セラミック焼成において、還元雰囲気は金属酸化物から酸素を除去し、粘土内の鉄の存在に影響を与えることによって、釉薬や粘土体の色を変えることができる。
5.炉の種類と雰囲気制御
直火炉:直火式炉：炉の雰囲気制御は限定的で、一部の低温熱処理プロセスには適しています。
間接加熱炉:マッフルやラジアントチューブによってストックと加熱ガスが分離され、作業室には別途生成された雰囲気が供給されます。
6.炉の雰囲気タイプ
酸化性、中性、還元性:酸化性」、「中性」、「還元性」という用語は、プロセスに必要な特定の反応に応じて炉の雰囲気に適用されることが多い。
これらの重要なポイントを理解することで、金属アニールやセラミック焼成プロセスの特定のニーズに合わせた還元性雰囲気を炉内に効果的に作り出すことができます。
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