真空鉬帶爐

一、 什么是真空鉬帶爐

真空鉬帶爐是一種利用高純度金屬鉬（Mo）制成的帶狀發熱體作為核心加熱元件，在真空或保護氣氛環境下對物料進行高溫熱處理（如燒結、退火、釬焊等）的工業爐。

它是一種高性能的高溫、高真空爐型，特別適用于需要在潔凈、無氧環境下進行高溫處理的優良材料，尤其是在粉末冶金、陶瓷材料、難熔金屬及合金等領域具有不可替代的地位。

簡單來說，它就像一個超級純凈、超高溫的“烤箱"，其核心發熱部件是由耐高溫的金屬鉬帶構成的。

二、 核心工作原理

1. 真空系統：首先，爐腔被抽成高真空（通常可達10?3 Pa至10?? Pa量級），排除空氣中的氧氣、氮氣和水蒸氣，防止物料在高溫下氧化，并避免發熱體鉬帶被氧化而損壞。

2. 加熱過程：在真空環境下，對鉬帶通電。由于鉬的電阻，電能轉化為熱能，使鉬帶迅速升溫，最高工作溫度可達1800℃，甚至更高（如1900℃）。

3. 熱傳遞：熱量主要通過熱輻射的方式傳遞給被處理的工件。真空環境下沒有空氣對流，輻射是主要的熱傳遞方式。

4. 精確控制：通過精密的熱電偶或紅外測溫儀，配合智能溫控系統，實現對加熱速度、保溫溫度和冷卻速度的精確程序控制。

三、 主要特點與核心優勢

1. 高溫性能：鉬的熔點高達2620℃，使得鉬帶爐能夠輕松實現1600℃ - 1800℃的長期穩定工作溫度，滿足絕大多數高溫材料的處理需求。

2. 潔凈無污染：真空環境確保了處理過程絕對無氧化、無脫碳，爐內殘留的微量氣體和雜質也會在高溫高真空下被“趕走"，獲得的產品純度。

3. 熱場均勻性好：通過精巧的鉬帶布置（如四周環繞式、多區布置）和隔熱屏設計，可以在有效均溫區內獲得優異的溫度均勻性（如±5℃）。

4. 適用于高要求材料：特別適合處理對碳、氧含量極其敏感的材料，如：

· 鎢、鉬、鉭、鈮等難熔金屬及其合金。

· 硬質合金（如鎢鋼）。

· 高性能陶瓷（如氧化鋁、氮化硅、碳化硅）。

· 稀土永磁材料（如釹鐵硼）。

5. 加熱效率高：鉬帶為直接輻射加熱，熱慣性相對較小，升溫和降溫速度比某些爐型（如真空燒結爐）更快，有助于提高生產效率。

四、 關鍵系統與結構組成

一臺完整的真空鉬帶爐通常由以下幾個核心系統構成：

1. 爐體系統：

· 爐殼：雙層水冷結構的不銹鋼殼體，確保外部安全。

· 觀察窗：用于觀察爐內工況和配合紅外測溫。

2. 熱場系統（核心）：

· 發熱體：高純鉬帶（通常純度>99.95%），根據爐型設計成不同的形狀（如U型、W型等）。

· 隔熱屏/保溫層：由多層鉬片、不銹鋼屏或石墨氈構成，用于減少熱量損失，提高熱效率。

· 爐床/料架：通常由鉬、鎢或石墨制成，用于承載工件。

3. 真空系統：

· 機械泵：作為前級泵，抽取低真空。

· 羅茨泵：增加抽速，快速跨越鉬帶的氧化危險區。

· 擴散泵/分子泵：獲得高真空的核心設備。

· 真空閥門、管道、測量規管等。

4. 電氣與控制系統：

· 低壓大電流變壓器：為鉬帶提供穩定、可調的電源。

· 溫控儀/PLC：核心大腦，執行預設的溫度曲線，實現自動化控制。

· 人機界面（HMI）：觸摸屏，用于設定工藝參數和顯示實時數據。

5. 水冷系統：為爐殼、電極、真空泵等需要散熱的部件提供循環冷卻水。

五、 主要應用領域

· 粉末冶金：硬質合金刀片、礦用工具、模具的真空燒結。

· 磁性材料：釹鐵硼、釤鈷等稀土永磁體的燒結與回火。

· 高溫陶瓷：結構陶瓷、功能陶瓷的燒結。

· 難熔金屬：鎢、鉬制品的退火、燒結和凈化。

· 電子材料：半導體用鎢坩堝、鉬舟的預處理。

· 科研院所：新材料研發與實驗。

六、 選型指南與注意事項

在選擇真空鉬帶爐時，需重點考慮以下參數：

1. 最高工作溫度：根據您的工藝需求確定（如1700℃、1800℃）。

2. 有效均溫區尺寸：即能放工件的空間大小（如Φ200×300mm）。

3. 極限真空度：通常要求達到5×10?3 Pa或更高。

4. 溫度均勻性：在有效區內能達到的溫差范圍（如±5℃@1600℃）。

5. 控溫精度：通常可達±1℃。

6. 冷卻方式：可選擇自然冷卻或充入高純惰性氣體（如氬氣）進行強制冷卻，后者能大幅縮短生產周期。

重要注意事項：

· 鉬的“忌氧"特性：鉬在400℃以上會迅速氧化成揮發性氧化物（MoO?），導致發熱體損壞。因此，必須確保在爐體溫度降至400℃以下時，才能破真空進入空氣。這是操作鉬帶爐的“金科玉律"。

· 維護保養：定期檢查鉬帶是否有脆化、變形，清潔爐內可能存在的污染物。

七、 與其它高溫真空爐的對比

特性 真空鉬帶爐 真空石墨爐 真空鎢絲/鉬絲爐

發熱體 鉬帶 石墨 鎢絲/鉬絲

最高溫度 ~1800-2000℃ ~2200-3000℃ ~2000-2800℃

工作環境 高真空、惰性氣體 高真空、惰性氣體 高真空

主要優點 ：潔凈無碳、熱場均勻、適用于對碳敏感的材料 溫度很高、成本較低、耐熱沖擊性好 溫度很高、同樣潔凈

主要缺點 ：忌氧、價格較高 有碳污染風險，不適用于忌碳材料 忌氧、價格昂貴、比鉬更脆

適用材料 硬質合金、磁性材料、部分陶瓷、難熔金屬 石墨、碳材料、難熔金屬（不忌碳時） 高純難熔金屬、藍寶石、科研