Materiais para Elementos Aquecedores: Tipos Propriedades e Aplicações
Um elemento de aquecimento é um dispositivo que converte energia elétrica em calor através do processo de aquecimento Joule. Quando uma corrente elétrica passa por uma resistência, ela produz calor. Elementos de aquecimento são usados em diversos equipamentos ou aparelhos de aquecimento, como fornos elétricos, fornos elétricos, aquecedores elétricos, etc.
O desempenho e a vida útil de um elemento de aquecimento dependem das propriedades do material utilizado. O material deve ter as seguintes características:
Ponto de fusão alto
Alta resistividade
Baixo coeficiente de temperatura de resistência
Alta resistência à tração
Ductilidade suficiente para formar fios
Alta resistência à oxidação em atmosfera aberta
Neste artigo, discutiremos quatro materiais comuns utilizados na fabricação de elementos de aquecimento: Nichrome, Kanthal, Cupronickel e Platina. Também compararemos sua composição, propriedades e aplicações.
O que é Nichrome?
Nichrome é uma liga de níquel e cromo com pequenas quantidades de ferro, manganês e silício. É um dos materiais mais amplamente utilizados para elementos de aquecimento de resistência. A composição típica do Nichrome é:
| Elemento | Porcentagem |
|---|---|
| Níquel | 80% |
| Cromo | 20% |
| Ferro | 0,5% |
| Manganês | 0,5% |
| Silício | 0,5% |
Propriedades do Nichrome
Nichrome tem as seguintes propriedades:
Resistividade: 40 µΩ-cm
Coeficiente de temperatura de resistência: 0,0004 / °C
Ponto de fusão: 1400 °C
Gravidade específica: 8,4 g/cm<sup>3</sup>
Alta resistência à oxidação
Aplicações do Nichrome
Nichrome é usado para a fabricação de elementos de aquecimento para aquecedores e fornos elétricos. É adequado para operação contínua em temperatura até 1200 °C. Quando o elemento de aquecimento é aquecido pela primeira vez, o cromo na liga reage com o oxigênio na atmosfera e forma uma camada de óxido de cromo na superfície externa do elemento de aquecimento. Esta camada atua como uma camada protetora e previne a oxidação, quebra e queima do fio.
O que é Kanthal?
Kanthal é uma marca registrada para uma família de ligas de ferro-cromo-alumínio (FeCrAl). Essas ligas são usadas para uma ampla variedade de aplicações de resistência e aquecimento. A composição típica do Kanthal é:
| Elemento | Porcentagem |
|---|---|
| Ferro | 72% |
| Cromo | 22% |
| Alumínio | 5,8% |
Propriedades do Kanthal
Kanthal tem as seguintes propriedades:
Resistividade a 20 °C: 145 µΩ-cm
Coeficiente de temperatura de resistência a 20 °C: 0,000001 / °C
Ponto de fusão: 1500 °C
Gravidade específica: 7,1 g/cm<sup>3</sup>
Alta resistência à oxidação
Aplicações do Kanthal
Kanthal é usado para a fabricação de elementos de aquecimento para aquecedores e fornos elétricos. É adequado para operação contínua em temperatura até 1400 °C. Quando o elemento de aquecimento é aquecido pela primeira vez, o alumínio na liga reage com o oxigênio na atmosfera e forma uma camada de óxido de alumínio sobre o elemento de aquecimento. Esta camada é um isolante elétrico, mas tem boa condutividade térmica. Esta camada isolante elétrica torna o elemento de aquecimento à prova de choque. Kanthal é muito adequado para a fabricação de elementos de aquecimento para fornos elétricos usados no tratamento térmico em cerâmicas, aço, vidro e indústrias eletrônicas.
