Bahan Elemen Pemanas: Jenis Sifat dan Aplikasi
Unsur pemanas adalah peranti yang menukar tenaga elektrik kepada haba melalui proses pemanasan Joule. Apabila arus elektrik melalui rintangan, ia menghasilkan haba. Unsur-unsur pemanas digunakan dalam pelbagai peralatan atau alat pemanas, seperti tungku elektrik, ketuhar elektrik, pemanas elektrik, dan sebagainya.
Prestasi dan jangka hayat unsur pemanas bergantung pada sifat bahan yang digunakan untuknya. Bahan tersebut harus mempunyai ciri-ciri berikut:
Titik lebur tinggi
Ketahanan tinggi resistiviti
Koefisien suhu rendah bagi resistans
Kekuatan tegangan tinggi
Kekurangan yang mencukupi untuk membentuk dawai
Ketahanan tinggi terhadap oksidasi dalam atmosfer terbuka
Dalam artikel ini, kami akan membincangkan empat bahan biasa yang digunakan untuk pembuatan unsur-unsur pemanas: Nichrome, Kanthal, Cupronickel, dan Platinum. Kami juga akan membandingkan komposisi, sifat, dan aplikasi mereka.
Apa itu Nichrome?
Nichrome adalah aloi nikel dan kromium dengan sedikit besi, mangan, dan silikon. Ia adalah salah satu bahan yang paling banyak digunakan untuk dawai rintangan unsur-unsur pemanas. Komposisi tipikal Nichrome adalah:
| Unsur | Peratusan |
|---|---|
| Nikel | 80% |
| Kromium | 20% |
| Besi | 0.5% |
| Mangan | 0.5% |
| Silikon | 0.5% |
Sifat-sifat Nichrome
Nichrome mempunyai sifat-sifat berikut:
Resistiviti: 40 µΩ-cm
Koefisien suhu resistansi: 0.0004 / °C
Titik lebur: 1400 °C
Jisim jenis: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Ketahanan tinggi terhadap oksidasi
Aplikasi Nichrome
Nichrome digunakan untuk membuat unsur-unsur pemanas untuk pemanas elektrik dan tungku. Ia sesuai untuk operasi berterusan pada suhu hingga 1200 °C. Apabila unsur pemanas dipanaskan untuk kali pertama, kromium dalam aloi bertindak balas dengan oksigen di atmosfer dan membentuk lapisan oksida kromium di permukaan luar unsur pemanas. Lapisan ini bertindak sebagai lapisan pelindung dan mencegah oksidasi, pecah, dan hangusnya dawai.
Apa itu Kanthal?
Kanthal adalah nama merek untuk keluarga aloi besi-kromium-aluminium (FeCrAl). Aloi-aloian ini digunakan untuk pelbagai aplikasi rintangan dan pemanasan. Komposisi tipikal Kanthal adalah:
| Unsur | Peratusan |
|---|---|
| Besi | 72% |
| Kromium | 22% |
| Aluminium | 5.8% |
Sifat-sifat Kanthal
Kanthal mempunyai sifat-sifat berikut:
Resistiviti pada 20 °C: 145 µΩ-cm
Koefisien suhu resistansi pada 20 °C: 0.000001 / °C
Titik lebur: 1500 °C
Jisim jenis: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Ketahanan tinggi terhadap oksidasi
Aplikasi Kanthal
Kanthal digunakan untuk membuat unsur-unsur pemanas untuk pemanas elektrik dan tungku. Ia sesuai untuk operasi berterusan pada suhu hingga 1400 °C. Apabila unsur pemanas dipanaskan untuk kali pertama, aluminium dalam aloi bertindak balas dengan oksigen di atmosfer dan membentuk lapisan oksida aluminium di atas unsur pemanas. Lapisan ini adalah insulator elektrik tetapi mempunyai kekonduksian termal yang baik. Lapisan insulator elektrik ini menjadikan unsur pemanas tahan gegaran. Kanthal sangat sesuai untuk membuat unsur-unsur pemanas untuk tungku elektrik yang digunakan untuk perlakuan haba dalam industri keramik, besi, kaca, dan elektronik.
