Нихром (также известный как NiCr , никель-хром или хромо-никелевый ) — это семейство сплавов никеля и хрома (иногда железа [1] ), обычно используемых в качестве проволоки высокого сопротивления , нагревательных элементов в таких устройствах, как тостеры , электрические чайники и обогреватели , в некоторых стоматологических реставрациях (пломбах) и в некоторых других областях применения.
Нихром, запатентованный в 1906 году Альбертом Маршем (патент США 811,859 [2] ), является старейшей задокументированной формой сплава сопротивления.
Сплав нихрома марки А содержит 80% никеля и 20% хрома по массе, но существует множество других комбинаций металлов для различных сфер применения.
Нихром марки C имеет устойчивый серебристый цвет , устойчив к коррозии, имеет высокую температуру плавления около 1400 °C (2550 °F ) и удельное электрическое сопротивление около 1,12 мкОм·м, что примерно в 66 раз выше удельного сопротивления меди, равного 16,78 нОм·м. [3] Некоторые составы нихрома имеют удельное сопротивление всего 1,0 мкОм·м или максимум 1,5 мкОм·м. [4]
Почти любой проводящий провод может быть использован для нагрева, но большинство металлов проводят электричество с большой эффективностью, требуя, чтобы они были сформированы в очень тонкие и нежные провода, чтобы создать достаточное сопротивление для генерации тепла. При нагревании на воздухе большинство металлов затем быстро окисляются, становятся хрупкими и ломаются. Нихромовая проволока при нагревании до раскаленных температур образует внешний слой оксида хрома , [5], который термодинамически стабилен на воздухе, в основном непроницаем для кислорода и защищает нагревательный элемент от дальнейшего окисления.
Сплавы нихрома известны своей высокой механической прочностью и высокой прочностью на ползучесть. [6] Свойства нихрома различаются в зависимости от его сплава. Приведенные цифры являются типичными для типичного материала и точны до выраженных значимых цифр. Любые отклонения обусловлены различным процентным содержанием никеля или хрома.
Сплавы нихрома для использования в резистивном нагреве описаны как стандартами ASTM, так и стандартами DIN. [7] [8] Эти стандарты определяют относительные проценты никеля и хрома , которые должны присутствовать в сплаве. В ASTM три сплава, которые указаны, содержат, среди прочих следовых элементов:
Каждый стандартный состав нихрома имеет уникальные свойства материала. Некоторые общие свойства приведены ниже: [9]
Благодаря низкой стоимости производства, прочности, пластичности, стойкости к окислению , стабильности при высоких температурах и сопротивлению потоку электронов нихром широко используется в электрических нагревательных элементах в таких устройствах, как фены и термофены. Обычно нихром наматывают в катушки с определенным электрическим сопротивлением , и при пропускании через него тока джоулево тепло производит тепло.
Нихром используется в производстве взрывчатых веществ и пиротехнических изделий в качестве соединительной проволоки в электрических системах зажигания, таких как электрические спички и воспламенители для моделей ракет .
В промышленных и любительских резаках для пенопласта используется нихромовая проволока.
Нихромовая проволока обычно используется в керамике в качестве внутренней опорной конструкции, чтобы помочь некоторым элементам глиняных скульптур сохранять свою форму, пока они еще мягкие. Нихромовая проволока используется из-за ее способности выдерживать высокие температуры, возникающие при обжиге глиняных изделий в печи .
Нихромовую проволоку можно использовать в качестве альтернативы платиновой проволоке для испытания пламени, окрашивая несветящуюся часть пламени для обнаружения катионов, таких как натрий, калий, медь, кальций и т. д.
Другие области применения включают глушители мотоциклов , в некоторых областях микробиологической лабораторной аппаратуры, в качестве нагревательного элемента пластиковых экструдеров в сообществе 3D-печати RepRap , в механизме развертывания солнечных панелей космического корабля LightSail-A и в качестве нагревательных спиралей электронных сигарет .
Цена сплава контролируется более дорогим содержанием никеля . Цены дистрибьюторов обычно индексируются по рыночным ценам на никель .
Никель является распространенным аллергеном; исследование, проведенное в 1984 году в Университете Пуэрто-Рико, показало, что у 28,5% обследованных людей наблюдалась какая-либо аллергическая реакция после контакта с никелем. [10]
{{cite report}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )