発熱体は、金属、グラファイト、炭化ケイ素など、さまざまな材料で作ることができる。材料の選択は、耐熱性、耐酸化性、電気的特性など、アプリケーションの特定の要件によって異なります。一般的な発熱体の材料には、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金、グラファイト、モリブデン、タングステン、鉄クロムアルミニウム合金などがあります。各材料にはそれぞれ利点と制限があり、発熱体の寿命、信頼性、効率にとってその選択が重要です。
金属：
- ステンレス鋼およびニッケルクロム合金： これらは、アルミニウムろう付けなどの低温用途によく使用されます。分圧の高い環境に適しています。ニクロムのようなニッケルクロム合金は、高抵抗、高融点、1,150℃までの耐酸化性で特に知られている。強度が高く、過酷な条件にも耐えることができる。
- 鉄-クロムアルミニウム合金： これらの合金は工業炉で使用され、1,350℃もの高温に耐えることができる。高温耐性で知られ、円筒形、半円形、フラットパネルなどの形状でよく使用される。
黒鉛：
- 黒鉛は、焼入れや焼結などの高温プロセスで使用される。酸素に敏感な材料であり、性能を低下させる酸化を防ぐために酸素から保護する必要がある。
炭化ケイ素：
- 炭化ケイ素は、しばしばセラミックとして特徴付けられる半金属材料である。高温用途に適しており、耐酸化性に優れている。
その他の高温材料：
- モリブデンとタングステン： これらの材料は、極端な温度に耐える能力があるため、高温プロセスで使用される。しかし、これらの材料は酸素に弱く、酸化から保護する必要があります。
発熱体材料を選択する際には、所望の熱出力を生成するために必要な電気抵抗、材料の抵抗率、および断面積を考慮することが重要です。断面積が大きいほど抵抗が小さくなり、より多くの電流を流すことができるため、高熱出力用途に適しています。真空炉の場合、発熱体は物理的および放射表面積を最大化するため、一般的に幅広の帯状やリボン状になっています。
まとめると、発熱体材料の選択は加熱システムの性能にとって極めて重要です。高い抵抗率、高い融点、低い温度係数、耐酸化性が求められます。一般的な選択肢としては、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金、鉄クロムアルミニウム合金、グラファイト、炭化ケイ素などがあり、それぞれ異なる温度範囲や用途に適した特性を備えています。
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