电加热管用高性能电工级氧化镁粉

    改革开放以来，特别是随着中国的入世，中国的工业被加速推向了国际市场，电加热管的制作需求更是有了飞速的发展，要在竞争激烈的国际电加热市场上占有一席之地，就必须制造出完美型的电加热管，这其中作为电加热管的主要材料之一：氧化镁粉，对其电加热管性能好坏影响非常大，所以我们有必要对它有个充分的认识，下面本人就这方面的工作经验积累作一个总结。

一、电工级氧化镁粉的定义：是指电熔结晶氧化镁块经破碎并对不同颗粒尺寸或数目按一定比例配合，直接或改性后用于管状电热元件中作为在高温下导热的绝缘介质。

二、电工级氧化镁粉分类：按制作方法与主要用途可分为以下四大类，

1）、普通型　　　　　　分类代号　P

2）、低温防潮型　　　　分类代号　D

3）、中温防潮型　　　　分类代号　Z

4）、高温型　　　　　　分类代号　G

三、氧化镁粉的性能要求；

1、MｇO粉在工作温度的时候，其要具有较高的导热性能，以便能迅速地把热量传递到管表面上去，使电阻丝与管壁温度更接近；

2当工作温度在1100℃之内时，MｇO粉应具有较好的绝缘性能；

3、MｇO粉必须具有一定的颗粒度，形状一般是圆状而不是我国目前生产的片状，因为圆状的灌粉密度大，流动性好，且具有一定颗粒的百分比含量，加粉时不易损坏发热丝，保证毫无困难地进行灌粉；

4、MｇO粉无论在常温或高温的情况下对发热丝材料和管材应无腐蚀的现象。

5、氧化镁粉的吸水率不得高于下列规定：

1）、普通型　　　　　　≤1.5％

2）、低温防潮型　　　　≤0.05％

3）、中温防潮型　　　　≤0.10％

4）、高温型　　　　　　≤0.10％

6、氧化镁粉的电阻率不得低于下表规定值：

温度℃	600	700	800	875	900	975	1000	1100
电阻率Ω．cm	5×109	1.5×109	3×108	8×107	5×107	1.4×107	1.0×107	3×106
注： 1.     选择的测试温度介于上述温度点之间，用线性内插法定电阻率， 2.     测试温度在T减50℃至T加100℃区间内选择两点T1和T2，且T2减T1等于100℃，高温氧化镁T2等于975℃，T1等于875℃．

四、电工级氧化镁粉粒度分析；

    因氧化镁矿石经粉碎后，粒度的大小不同，若按一定数量的配比具有以下优点。

1）能提高加粉密度，减少电阻丝的工作温度，从而提高电热元件的寿命；

2）能克服“分筛”效应；提高MｇO粉的利用率；

    根据实际使用经验，我总结出以下数据，现提供给大家做参考。

直径6.6~8.0（mm）		直径8.5~12(mm)		直径12~18(mm)
粒度（目）	含量 （重量的%）	粒度（目）	含量 （重量的%）	粒度（目）	含量 （重量的%）
60~140	73.8	50~140	76.30	40~140	86
140~200	15.4	140~200	11	140~200	7.4
200~325	7.15	200~325	10	200~325	4.5
~325	3	~325	2.4	~325	-

五、氧化镁粉在受热情况下的状态分析；

    在管状电热元件中压缩后的MgO粉的气孔率在正常情况下为15%，即这时MgO粉的密度为：MgO粉的真密度扣除气孔率，即3.85*(1-15%)=3.05克/厘米3。如果电热元件工作时的温度充分高，则气孔中的氧气与电阻丝和管材发生作用，由于这种反应，则部分氧压呈下降状态，最终状态的部分氧压决定的氧和元件的金属部件之间的亲和力。据资料，部分氧压可能下降到10-13~10-19ata。在如此低的氧压下，电熔MgO粉的细粒的性质发生变化，就是常见的MgO粉变黑，在氧化条件下，在高温时MgO粉主要以分子形式蒸发而不分解，在还原条件时MgO粉可能部分还原。MgO按下式进行分解：

MgO固≒Mg+1/2 O

    据资料：氧化镁粉在不同的温度时分解压力可用下式计算：

    式中P：分解压力(为值)；T：温度，0K(范围9320K~13930K)；

    A=2.6061；B=0.2680；C=-0.62578；D=0.0932；E=7.3377。

把数据代入后经计算得： 

当T1=9230K(650℃)，则P1=4.68016*10-21

当T2=10730K(800℃)，则P2=3.92101*10-17

当T3=11730K(900℃)，则P3=4.43868*10-15

当T4=12230K(950℃)，则P4=3.52367*10-14

当T5=12730K(1000℃)，则P5=2.37276*10-13

    由此可见，当在800~1000℃时，电热元件中的压力下降下10-19~10-13ata时，MgO具备了还原分解的条件。只有再补充一个“还原的气氛”，MgO还原分解的充分，必要条件就具备了，这样MgO粉开始发黑，假如电热元件的横截面积都受到影响，则造成加热元件的绝缘下降和恶化，于是泄漏电流就增加。有资料还认为这种反应是可逆的。如果在900℃空气中退火，粉的原始性质会恢复。

六、电工级氧化镁粉在使用中应注意哪些问题？

1.对于管子比较长的(如4~6米)不锈钢元件，在弯曲之前必须在900℃的高温中退火，在这种情况下，电阻丝尽可能采用镍铬丝而不采用铁铬丝，因为在900℃时铝(Al)特别易夺MgO粉中的氧(铝和氧的亲和力强)，结果造成部分氧化镁还原，即MgO变面金属镁，会使MgO粉发黑，当然采用镍铬丝要好得多，因为铬和氧的亲和力较小，而镍和氧的亲和力也很小，所以要使MgO粉还原，即还原温度要高得多。

2.增加MgO粉的压缩密度，可减少电阻丝的工作温度，但这对通电使用情况而言，对退火(指不锈钢900℃)是无意义的，因为前者存在温度梯度，后者各点温度相等。

3.减少MgO粉的绝缘层厚度，也可以减少MgO粉的工作温度，提高加热管寿命。

4.防止管材内壁有机物和锈斑的产生，因此，对管材特别是铁管必须进行酸洗处理，并烘干擦锈，待此工艺完毕后的管子迅速灌粉使用，绝不可放置时间过久，特别是在温度较高的季节，以免生锈。

5.由于MgO粉本身有有机物会造成镁粉发黑，建议在灌粉前把使用的MgO粉进行焙烧处理。

6.MgO粉或块切忌日晒夜露，更不能露天让雨淋，以免酸雨和有害气体浸入块和粉内。