Matériaux des éléments chauffants : Types, propriétés et applications

Un élément chauffant est un dispositif qui convertit l'énergie électrique en chaleur par le processus de chauffage Joule. Lorsqu'un courant électrique passe à travers une résistance, il produit de la chaleur. Les éléments chauffants sont utilisés dans divers équipements ou appareils de chauffage, tels que les fours électriques, les fours électriques, les chauffages électriques, etc.

Les performances et la durée de vie d'un élément chauffant dépendent des propriétés du matériau utilisé pour sa fabrication. Le matériau doit avoir les caractéristiques suivantes :

• Point de fusion élevé

• Résistivité élevée

• Coefficient de température de résistance faible

• Résistance mécanique élevée

• Ductilité suffisante pour former des fils

• Haute résistance à l'oxydation dans l'air ambiant

Dans cet article, nous discuterons de quatre matériaux couramment utilisés pour la fabrication des éléments chauffants : Nichrome, Kanthal, Cupronickel et Platine. Nous comparerons également leur composition, leurs propriétés et leurs applications.

Qu'est-ce que le Nichrome ?

Le Nichrome est un alliage de nickel et de chrome avec de petites quantités de fer, de manganèse et de silicium. C'est l'un des matériaux les plus largement utilisés pour les éléments chauffants en fil résistif. La composition typique du Nichrome est :

Propriétés du Nichrome

Le Nichrome a les propriétés suivantes :

• Résistivité : 40 µΩ-cm

• Coefficient de température de résistance : 0,0004 / °C

• Point de fusion : 1400 °C

• Masse volumique : 8,4 g/cm³

• Haute résistance à l'oxydation

Applications du Nichrome

Le Nichrome est utilisé pour fabriquer des éléments chauffants pour les chauffages et les fours électriques. Il convient pour une utilisation continue jusqu'à une température de 1200 °C. Lorsque l'élément chauffant est chauffé pour la première fois, le chrome dans l'alliage réagit avec l'oxygène de l'atmosphère et forme une couche d'oxyde de chrome sur la surface extérieure de l'élément chauffant. Cette couche agit comme une couche protectrice et empêche toute oxydation, rupture et brûlure supplémentaire du fil.

Qu'est-ce que le Kanthal ?

Kanthal est une marque déposée pour une famille d'alliages de fer-chrome-aluminium (FeCrAl). Ces alliages sont utilisés pour une large gamme d'applications de résistance et de chauffage. La composition typique du Kanthal est :

Propriétés du Kanthal

Le Kanthal a les propriétés suivantes :

• Résistivité à 20 °C : 145 µΩ-cm

• Coefficient de température de résistance à 20 °C : 0,000001 / °C

• Point de fusion : 1500 °C

• Masse volumique : 7,1 g/cm³

• Haute résistance à l'oxydation

Applications du Kanthal

Le Kanthal est utilisé pour fabriquer des éléments chauffants pour les chauffages et les fours électriques. Il convient pour une utilisation continue jusqu'à une température de 1400 °C. Lorsque l'élément chauffant est chauffé pour la première fois, l'aluminium dans l'alliage réagit avec l'oxygène de l'atmosphère et forme une couche d'oxyde d'aluminium sur l'élément chauffant. Cette couche est un isolant électrique mais a une bonne conductivité thermique. Cette couche isolante électrique rend l'élément chauffant à l'épreuve des chocs. Le Kanthal est très adapté pour la fabrication d'éléments chauffants pour les fours électriques utilisés pour le traitement thermique dans les industries céramiques, sidérurgiques, verrières et électroniques.

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