kanthal

De ferrittiske FeCrAl-legeringene (varemerke Kanthal) består av jern som er legert med 14–24 prosent krom, 4–6 prosent aluminium og i tillegg små mengder karbon, silisium og mangan (tidligere inneholdt disse legeringene også opp til tre prosent kobolt). Dette er stållegeringer som på grunn av sitt krominnhold er beslektet med ferrittiske rustfrie stål, men som har noen betydelige forskjeller. Mens rustfrie stål får sin korrosjonsmotstand fra et beskyttende overflatesjikt av kromoksid, danner FeCrAl-legeringene et naturlig overflatesjikt av aluminiumoksid ved høye temperaturer. Aluminiumoksid gir en mye bedre korrosjons- og oksidasjonsbeskyttelse ved høye temperaturer enn det kromoksid gjør, så FeCrAl-legeringer kan anvendes i mer aggressive omgivelser og ved høyere temperaturer enn det rustfrie stål kan. I tillegg har FeCrAl-legeringene på grunn av sitt aluminiuminnhold en mye høyere og mer temperaturstabil elektrisk motstand (resistivitet) enn det rustfrie stål har. Av disse to grunnene er FeCrAl-legeringer mye bedre egnet som elektrisk motstandsmateriale enn det rustfrie stål er, og de brukes i varmeelementer i temperaturområdet 50–1425 °C. Legeringene er ferromagnetiske.

De aller fleste legeringene blir fremstilt ved konvensjonell smelting og støping. Viderebehandling til tråd skjer ved kaldtrekking av varmvalsede staver. Under etterfølgende gløding i fabrikken og under første gangs bruk hos kunden bygges det beskyttende belegget av aluminiumoksid opp. De mest avanserte og høylegerte materialene av FeCrAl blir fremstilt ved hjelp av pulvermetallurgi som letter produksjonen av kompliserte geometrier, og som i tillegg gir en mye høyere formstabilitet enn det fremstilling fra et konvensjonelt utstøpt materiale gjør. Bruk av pulvermetallurgi bidro derfor til en økning i varmeelementenes levetid, noe som reduserte kundenes tap av produksjonstid og behov for vedlikehold.

FeCrAl-legeringenes resistivitet og maksimale brukstemperatur øker grovt sett med legeringsinnholdet. De lavest legerte FeCrAl-legeringene har en maksimal brukstemperatur på 1100 °C, og typiske anvendelser av disse er varmekabler og varmeelementer i husholdningsapparater. De høylegerte variantene har en maksimal brukstemperatur som ligger mellom 1300 og 1425 °C. Disse legeringene har generelt en høy oksidasjons- og korrosjonsmotstand og kan benyttes i oksiderende, sulfiderende og karburiserende ovnsatmosfærer. De er i tillegg formstabile og har lang levetid. Også noen av de høylegerte legeringene anvendes innen privathusholdning, for eksempel i panelovner, elektriske radiatorer, badstuovner, varmeplater, kokeplater, strykejern, brødristere, hårfønere og grillelementer med mer. Men helst har de industrielle anvendelser, blant annet i diffusjonsovner i elektronikkindustrien for doping av silisium og i varmebehandlings- og høytemperaturovner i stål-, glass- og keramikkindustrien. Legeringenes evne til å danne et tett og elektrisk isolerende overflatesjikt av aluminiumoksid utnyttes i spoleformede varmeelementer (coiler) uten bruk av ekstra isolasjon.

Kanthal leverer også en høylegert FeCrAl-legering som er spesielt utviklet for 3D-printing (additiv produksjon). Den har høy styrke og meget god formstabilitet og samme gode korrosjonsmotstand som de andre høylegerte legeringene. Eksempler på 3D-printede produkter av denne legeringen er varmeelementer, dyser i brennere, beskyttende skall, fittings, manifolder, med mer.

Kanthal produserer i tillegg metalliske motstandslegeringer av nikkel-krom (varemerke Nikrothal), nikkel-jern (Nifethal) og kobber-nikkel (Cuprothal). Av disse er en nikkel-krom-legering med omtrent 80 prosent nikkel og 20 prosent krom den beste. Den tåler temperaturer opp til 1200 °C og er som regel både sterkere og mer formstabil og korrosjonsmotstandig ved høye temperaturer enn det de konvensjonelle FeCrAl-legeringene er. Denne legeringen benyttes både i industriovner og i hjemmeutstyr som strykejern, vannkokere, loddebolter og annet. Nikkel-jern- og kobber-nikkel-legeringene benyttes til oppvarming opp til 600 °C.

Kanthals Globar-elementer er laget av halvledermaterialet silisiumkarbid ved hjelp av pulvermetallurgi. De produseres til en lang rekke geometrier på tilsvarende måte som MoSi₂-elementene (se nedenfor). Elementer av silisiumkarbid har en langt høyere elektrisk motstand og kan gi en langt høyere effekt enn metalliske elementer. De blir anvendt blant annet til varmebehandling, smelting og sintring i temperaturområdet 600–1600 °C både i luft og i kontrollerte atmosfærer.

Kanthal Super er en kompositt av keram og metall som produseres ved å tilsette bentonitt til et pulver av molybden disilisid. Blandingen her en deigaktig konsistens som formes til ønsket geometri og sintres til et tett og fast materiale. Som metaller har det en god varme- og elektrisk ledningsevne, og som keramer motstår det korrosjon og oksidasjon og har en lav termisk utvidelse. Materialet har derfor stabile egenskaper (som resistivitet) over lang tid, og har av den grunn en lang levetid og kan anvendes opp til 1850 °C i luft, og ved noe lavere temperaturer i atmosfærer som inneholder nitrogen, hydrogen og karbonmonoksid. Varmeelementer av molybden disilisid tåler en høyere watt-belastning enn elementer av silisiumkarbid, og de leveres rette og bøyde i en lang rekke former og størrelser.