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电工级氧化镁粉在电热管中的应用

 
 
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  一、引言
 
  自1958年我国有了第一家电热管厂生产电热元件后,时至今日,到目前为止据不完全统计我国电热管生产企业厂商有上万家之多,电热管产品应用也越来越广泛,随着社会与国民经济的发展,电热管在市场的应用中更是日趋广泛和普及,已经走进千家万户,而作为电热管最关键材料之一氧化镁粉,需求也是越来越多,由于它对电热管的性能好坏影响非常重大,因此我们有必要对它有个充分的认识,下面我就个人在这方面的工作经验积累作个总结,以便与大家共同分享。
 
  二、氧化镁简介与材质特性
 
  目前作为电热管的主要填充材料有:
 
  石英砂,氧化铝,电工级氧化镁。而为什么要选氧化镁作为填充材料呢?主要还是因为它是电的绝缘体,热的良导体、安定性高、且价格便宜、易购买、储藏量大等特点,因而在电热管中得到普遍长久的使用。
 
  2.氧化镁制造方法
 
  氧化镁提炼后需经2800℃的电气熔融,使其结晶完全稳定再冷成块状时,由于内聚力的影响使中间部分纯度较高(比重3.58-3.6)。此块状经铁锤击碎再除去铁屑后目数混合,即成现在所使用的填充材料氧化镁粉,现在使用的目数规格:40-325目。
 
  3.氧化镁相关数据
 
  分子式:MgO
 
  分子量:40.3
 
  比重:3.58
 
  熔点:2800℃
 
  硬度:5.5
 
  比热:0.25Kcal/kg℃
 
  海水氧化镁结晶为方块状,菱镁石氧化镁结晶为球状,因此填充密度以菱镁石氧化镁较佳。
 
  以电气性能来说海水氧化镁较佳,因所含的杂质成分多,但加工后的性能以菱镁石氧化镁较佳,因菱镁石氧化镁中B2O3的含量少。
 
  氧化镁所含有的其它杂质可提高热传导性,但绝缘性因此降低。
 
  4.氧化镁的热处理
 
  氧化镁经过热处理后,颜色愈浓,表示结晶析出的杂质越多。
 
  颗粒直径达1mm者,热处理后Fe不易析出。
 
  颗粒直径达0.5mm者,热处理后Fe被析出与氧结成Fe2O3。
 
  5.氧化镁目数对电热管的影响
 
  目数太大:其颗粒度小,因表面呈鱼鳞状且单位重量上之面积较大,易吸湿,影响电热管的寿命;同时对现场填充环境带来严重污染。
 
  目数太小:其颗粒度越大,缩管后将压伤电热丝表面影响电热管的寿命,填充时很容易造成细丝偏芯、乱丝及发热丝圈芯部空洞等不良现象。
 
  6.氧化镁吸湿特性
 
  氧化镁保存一年以上既产生化学性的吸湿,使用前须500℃干燥4小时,短期内保存,使用前最好先干燥1小时150℃。
 
  7.氧化镁热传导与温度的关系
 
  电热管填充密度为2.9/cm3时直线电热管热传导系数,当电热管弯曲半径=15mm时,其弯曲部分的热传导为直线的1/2倍使用,高温时将会造成断丝,采取补救方法就是将弯曲部分加以油压加工。
 
  8.氧化镁烧结现象
 
  电热管经过1000-1050℃热处理后MgO颗粒间即以水泥型结合,此现象称为烧结,造成此现象的原因主要是氧化镁中所含的B2O3即Fe2O3所引起。
 
  9.氧化镁杂质容量
 
  如MgO中所含的Fe2O3对电热管连续使用时将促使电热管的绝缘电阻渐渐降低,此原因是因Fe2O3中O2分压所引起。
 
  三、电工级氧化镁的定义
 
  将电熔结晶氧化镁块经破碎并对不同颗粒尺寸(目数)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。
 
  四、电工级氧化镁的分类
 
  氧化镁按制作方法与主要用途分为以下四类
 
  普通氧化镁 分类代号P
 
  低温防潮氧化镁 分类代号D
 
  中温防潮氧化镁 分类代号Z
 
  高温氧化镁 分类代号G
 
  五、电工级氧化镁主要优缺点
 
  优点
 
  a.有较好的绝缘性能及电气强度
 
  b.有较好的导热性,能将电热丝所发出的热量传导到金属管
 
  c.有较好的耐热性,耐振动性
 
  2.缺点
 
  容易吸附空气中的二氧化碳和水,并且微溶于纯水中,但吸收二氧化碳后溶解度迅速增加,与水反应生成氢氧化镁,使绝缘电阻迅速下降。所以用氧化镁原料填充的电热管在贮存和使用时电绝缘性能下降,造成电击穿,使电热管损坏。这就是用氧化镁原料填充电热管使用寿命不长的根本原因。
 
  为了克服氧化镁原料的吸水性,镁粉生产厂家试验了很多办法,其中之一就是用有机硅对电熔氧化镁进行改性。
 
  六、氧化镁粉在生产使用过程中需要注意事项及出现的问题
 
  由于氧化镁是电热管中最关键材料之一,因此在加镁粉前需对镁粉做相关性能测试,才能防范于未然。尤其是泄露电流测试更为重要。
 
  当前好多企业为了节约成本经常降低档次要求选用低价位代替高价位镁粉或选用中温粉代替高温粉使用,导致电热管经常出现爆管、镁粉碳化发黑、绝缘电阻下降、耐压不良或热态性能不良等情况产生。因此在选择镁粉时要谨慎,不能只片面为了成本而忽视品质,将会造成严重后果。
 
  镁粉的贮存放置要通风、干燥,不要有阳光照晒同时也要防止灰尘等的污染。

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