Disilicídio de Molhênio (MoSi2)
O disilicídio de molhênio é um cermet refratário (composto metálico-cerâmico) usado principalmente como material de elemento de aquecimento. Este é um material desejável para fornos de alta temperatura devido ao seu alto ponto de fusão e boa resistência à corrosão. Os elementos de aquecimento do silicídeo de molelybdenum são produzidos por vários processos intensivos em energia, como antecimento mecânico, síntese de combustão, síntese de choque e prensagem isostática quente.
Aquecedores do tipo MoSi² podem alcançar temperaturas de aquecimento de até 1.900°C. Desvantagens para o uso de silicídio de moleguênio são sua baixa resistência em condições ambientais e arrepios de alta temperatura. Sua fragilidade à temperatura ambiente requer um manuseio muito cuidadoso. O aumento da dureza é alcançado em sua temperatura de transição de dúcteis frágeis em torno de 1.000°C. Uma taxa de arrepio mais alta, por outro lado, faz com que o elemento de aquecimento se deforme facilmente a altas temperaturas. O tipo mais comum de elemento MoSi2 é um design de grampo de 2 patas, que geralmente é suspenso através do telhado de um forno, e localizado ao redor das paredes do forno. Outras formas estão disponíveis frequentemente combinadas com ex-tamanhos de isolamento cerâmico que fornecem suporte mecânico e isolamento térmico como um pacote integrado.
Carboneto de silício (Sic)
Este é um tipo de cerâmica produzida por recristalização ou ligação de reação de grãos SiC a temperaturas acima de 2.100°C. Os elementos de aquecimento do carboneto de silício são corpos porosos (tipicamente 8-25%) onde a atmosfera do forno pode reagir através da seção transversal do material. Todo o elemento de aquecimento pode ser gradualmente oxidado, o que leva a um aumento nas propriedades de resistência elétrica dos elementos ao longo do tempo (comumente referido como "envelhecimento") Uma fonte de tensão variável é geralmente necessária para manter a saída de energia desejada dos elementos, aumentando gradualmente a tensão para os elementos durante sua vida. Esse envelhecimento eventualmente limita a vida e o desempenho do elemento de aquecimento.
O carboneto de silício tem muitas propriedades que o tornam adequado para fazer elementos de aquecimento para temperaturas de serviço muito altas. Esta cerâmica não tem fase líquida. O que significa que os elementos não cederão ou se deformarão devido ao arrepio a qualquer temperatura, e não são necessários suportes dentro do forno. O SiC sublima diretamente a temperaturas em torno de 2.700°C. Além disso, é quimicamente inerte da maioria dos fluidos de processo e tem alta rigidez e baixo coeficiente de expansão térmica. Aquecedores de carboneto de silício podem atingir cerca de 1.600 a 1.700°C temperaturas de aquecimento.
Grafite
Grafite é um mineral composto de carbono onde os átomos são dispostos em uma estrutura hexagonal. Este mineral, também sua forma sintética, é um bom condutor térmico e elétrico. O grafite pode gerar calor a temperaturas superiores a 2.000°C. A altas temperaturas, sua resistência elétrica aumenta significativamente. Além disso, pode suportar choques térmicos e não se torna frágil mesmo após ciclos rápidos de aquecimento e resfriamento. A principal desvantagem do uso do grafite é sua tendência a oxidar a temperaturas em torno de 500°C. O uso contínuo nesta faixa acaba resultou no consumo do material. Elementos de aquecimento de grafite são tipicamente usados em fornos de vácuo onde oxigênio e outros gases são evacuados da câmara de aquecimento. A ausência de oxigênio não só impede a oxidação dos metais derretimentos, mas também o próprio elemento de aquecimento.
Molbdenum, Tungstênio e Tântalo
Estes são metais refratários com propriedades semelhantes ao grafite quando usados como elementos de aquecimento. Entre esses metais, o tungstênio tem a maior temperatura de operação, mas também mais caro. Em termos de viabilidade, o molbênio é mais popular, pois é o menos caro, mas ainda é mais caro que o grafite. Como grafite, eles só podem ser usados em condições de vácuo, uma vez que eles têm uma forte afinidade de ligação com oxigênio e até hidrogênio e nitrogênio. Eles começam a oxidar a temperaturas em torno de 300 a 500°C.
Materiais de Coeficiente Térmico Positivo (PTC)
O material típico do PTC é de borracha, mas também pode ser cerâmica. A borracha PTC é feita de polidimtilsiloxano (PDMS) com nanopartículas de carbono. Os aquecedores PTC têm uma propriedade única na qual o aquecedor mantém ou limita o fluxo de corrente, tendo uma resistência elétrica aumentada à medida que a temperatura aumenta. Isso torna o material seguro e adequado para uso em roupas. Inicialmente, o aquecedor atrai força total e aquece devido à sua resistência. A resistência do material aumenta com o aumento do calor e, em seguida, age como um isolador. Isso é feito sem a necessidade de qualquer loop de feedback.
