저항열선은 열을 받으면 그 표면에서 산화 피막을 형성하게 되는데, 이산화 피막은 더 이상의 산회피막이 생기는 것을 막아줍니다. 이러한 기능이 유지되려면 산화층이 조밀해야 하며 가스의 침투에 대한 내성은 있어야 합니다. 또한 얇아야 되고 온도 변화에 상관없이 금속에 잘 붙어 있어야 합니다.
이와 같은 점에 있어서 칸탈(KANTHAL) 소재는 니크로탈(NIKROTHAL) 소재보다 우수하며, 그런 장점은 칸탈(KANTHAL) 발열체의 사용수명을 연장시키는 이유인 것입니다.
그림 3은 열선 수명을 비교하여 보여준 것임.
전기히터를 최대로 오래 사용하기 위한 조건들이 아래에 예시되어 있습니다.
-
1.
칸탈(KANTHAL) 소재를 사용한다.
- 칸탈(KANTHAL) 소재로 만들어진 발열체는 니켈크롬(nickel chromium) 재료로 만들 발열체보다 2~4배로 사용기간이 깁니다.
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- 그것은 고온으로 올라갈수록 더욱 현격한 차이를 보입니다.
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2.
급격한 온도 변화를 피합니다.
- 발열체의 사용수명은 급속은 온도변화에 의해 약화될 수 있습니다.
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3.
굵은 열선재료를 선택한다.
- 열선의 굵기는 히터의 수명과 직접적인 관계를 가집니다.
- 와이어가 굵을수록 단위 표면적 당 산화피막을 만들어 낼 수 있는 성분이 많기 때문에 같은 온도에서 굵은 선이 가는 선보다 수명이 깁니다. 스트립도 마찬가지로 두꺼운 재료가 수명을 더 길게 합니다.
- 대체로, 와이어(WIRE)는 선경 3mm이상, 스트립(STRIP)은 2mm 두께 이상을 사용하실 것을 권합니다.
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4.
로 내부 분위기에 따라 열선 온도를 조정한다.
- 표3은 일반적인 로 분위기 상태와 그에 영향받는 발열체의 최대 사용온도의 관계를 보여주고 있습니다.
- 니크로탈(NIKROTHAL)은 소위 보호 가스 분위기에서, 800~950℃ 녹색부식의 위험이 있으므로 사용하여서는 안된다.
- 이러한 경우 칸탈(KANTHAL) 소재를 권합니다.
- 이 경우 발열체는 1050℃에서 7-8 시간동안 산화피막을 먼저 형성시킨 후 사용되어야 하며, 그 이 후 정기적으로 산화 피막 형성 작업을 해 주어야 한다.
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5.
고체 용액 및 가스에 있어서의 부식방지
- 로 분위기내의 불순물질들, 즉 예를들면 기름, 먼지, 휘발성 물질 또는 탄소 찌꺼기들은 발열체를 손상시킬 수 있습니다.
- 황은 모든 니켈(nikel) 소재에 해롭습니다.
- 여러 유형의 염소 화합물은 칸탈(KANTHAL), 니크로탈(NIKROTHAL) 모두에 손상을 줍니다.
- 금속 또한 염의 용융물이 발열체에 튀길 경우 역시 손상을 받습니다.
-
그림 5. 상대수명 (1200℃에서의 칸탈 A-1의 수명을 100% 봤을때)
- A) 칸탈 APM
- B) 칸탈 A-1
- C) 칸탈 AF
- D) 칸탈 D
- E) 니크로탈 80
- F) 니크로탈 60
- G) 니크로탈 40
표3. 여러가지 분위기에 따른 최고 허용온도
|
칸탈 A-1 과 APM ℃ |
칸탈 AF ℃ |
칸탈 D ℃ |
니크로탈 80 과 70 ℃ |
니크로탈 60 ℃ |
니크로탈 40 ℃ |
산소분위기 |
건조공기 |
1400* |
1400 |
1300 |
1200*** |
1150 |
1100 |
습한공기 |
1200 |
1200 |
1200 |
1150 |
1100 |
1050 |
중성분위기 |
질소 |
1200/1500 |
1250/1100 |
1150/1000 |
1250 |
1200 |
1150 |
알곤 |
1400* |
1400 |
1300 |
1250 |
1200 |
1150 |
발열성 |
10CO, 15H2 |
1150 |
1150 |
1100 |
1100*** |
1100 |
1100 |
5CO2, 70N2 |
환원분위기 |
흡, 열성 : 20CO, 40 H2 |
1050 |
1050 |
1000 |
1100*** |
1100 |
1100 |
40 N2 |
1400* |
1400 |
1300 |
1250 |
1200 |
1150 |
수소 암모니아 분해가스 75 H2, 25 N2 |
1200 |
1200 |
1100 |
1250 |
1200 |
1200 |
진공분위기 |
10-3 torr |
1150 |
1200 |
1100 |
1000 |
900 |
900 |
*) APM의 경우 최대 1425℃
**) 산화피막이 입혀진 경우보다 높은 온도를 적용할 수 있다.
***) 탄화 분위기 경우 : 부식의 염려가 있으므로 칸탈 AF와 니크로탈 70을 권장함.
****) 니크로탈 70 경우 : 1250℃