Нихром (также известный как NiCr , никель -хром или хром-никель ) представляет собой семейство сплавов никеля и хрома (а иногда и железа [1] ), обычно используемых в качестве резистивной проволоки , нагревательных элементов в таких устройствах, как тостеры , электрические чайники и обогреватели. , в некоторых стоматологических реставрациях (пломбах) и в ряде других применений.
Запатентованный в 1906 году Альбертом Маршем (патент США 811 859 [2] ), нихром является старейшей задокументированной формой резистивного нагревательного сплава.
Сплав нихрома класса А состоит на 80% из никеля и на 20% из хрома по массе, но существует множество других комбинаций металлов для различных применений.
Нихром марки C имеет неизменно серебристый цвет , устойчив к коррозии, имеет высокую температуру плавления около 1400 °C (2550 °F ) и удельное электрическое сопротивление около 112 мкОм-см, что примерно в 66 раз выше удельного сопротивления, чем медь 1,678 мкОм·см. [3]
Для нагрева можно использовать практически любой проводящий провод, но большинство металлов проводят электричество с большой эффективностью, поэтому их нужно формовать в очень тонкие и хрупкие провода, чтобы создать достаточное сопротивление для выделения тепла. При нагревании на воздухе большинство металлов быстро окисляются, становятся хрупкими и ломаются. Нихромовая проволока при нагревании до раскаленных температур образует внешний слой оксида хрома [4] , 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 высоким сопротивлением ползучести. [5] Свойства нихрома различаются в зависимости от сплава. Приведенные цифры являются репрезентативными для типичного материала и соответствуют выраженным значимым цифрам. Любые изменения обусловлены разным процентным содержанием никеля или хрома.
Сплавы нихрома, предназначенные для резистивного нагрева, описаны стандартами ASTM и DIN. [6] [7] Эти стандарты определяют относительные проценты никеля и хрома , которые должны присутствовать в сплаве. В ASTM три указанных сплава содержат, среди других микроэлементов:
Каждый стандартный состав нихрома обладает уникальными свойствами материала. Некоторые общие из них приведены ниже: [8]
Из-за низкой стоимости производства, прочности, пластичности, устойчивости к окислению , стабильности при высоких температурах и устойчивости к потоку электронов нихром широко используется в электрических нагревательных элементах , таких как фены и тепловые пушки. Обычно нихром наматывают в катушки до определенного электрического сопротивления , и при пропускании через них тока происходит джоулевый нагрев, выделяющий тепло.
Нихром используется в промышленности по производству взрывчатых веществ и фейерверков в качестве перемычки в системах электрического зажигания, таких как электрические спички и воспламенители моделей ракет .
В промышленных и любительских станках для резки пенопласта используется нихромовая проволока.
Нихромовая проволока обычно используется в керамике в качестве внутренней опорной конструкции, помогающей некоторым элементам глиняных скульптур сохранять 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 испытаний на пламя , окрашивая несветящуюся часть пламени для обнаружения катионов , таких как натрий, калий, медь, кальций и т. Д.
Другие области использования включают глушители мотоциклов , в некоторых областях микробиологической лабораторной аппаратуры, в качестве нагревательного элемента пластиковых экструдеров сообщества 3D-печати RepRap , в механизме развертывания солнечных панелей космического корабля LightSail-A , а также в качестве нагревательных спиралей электронных устройств. сигареты .
Цена сплава определяется содержанием более дорогого никеля . Дистрибьюторские цены обычно индексируются к рыночным ценам на никель .
Никель является распространенным аллергеном. Исследование, проведенное в 1984 году Университетом Пуэрто-Рико, показало, что у 28,5% протестированных людей наблюдалась какая-либо аллергическая реакция после контакта с никелем. [9]
{{cite report}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )