إعداد م. عبدالمجيد أمين الجندي
يمكن استخدام سلك النيكل كروم أو النيكروم Nichrome Wire ، بسبب صفاته وخصائصه التقنية، في مختلف مجالات الهندسة الكهربائية وفي الأجهزة. فهو شائع الاستخدام كسلك مقاومة Resistance Wire وعناصر تسخين Heating Elements في أشياء مثل المحمصات و سخانات الفضاء Space Heaters ، في بعض حشوات الأسنان وفي بعض التطبيقات الأخرى.
.
ما هو سلك النيكروم Nichrome Wire ؟
النيكروم Nichrome (المعروف أيضًا باسم NiCr أو النيكل والكروم Nickel-Chromium أو الكروم والنيكل Chromium-Nickel وبعض الترجمات نيتشروم) هو الاسم التجاري لسبيكة غير مغناطيسية تحتوي على مكونين فقط هما النيكل Nickel بنسبة تصل إلي 80 % و الكروم Chromium بنسبة تصل إلي 19 % ، وتشكل الإضافات 1 ٪ فقط من الكتلة الإجمالية، حيث يمكن استخدام الحديد Iron النقي والنحاس Copper والمنجنيز Manganese والسيليكون Silicon والتيتانيوم Titanium والكربون Carbon كشوائب لتحسين الصفات والخصائص التقنية للسلك. تلك السبيكة ذات لون فضي غامق و مقاومة للتأكل و لها درجة انصهار عالية تصل تقريبا إلي 1400 درجة سيليزية.
رغم أن السبيكة الشائعة للنيكروم تكون بنسب 80٪ نيكل و 20٪ كروم بالكتلة كما ذكرنا من قبل ، إلا أن هناك العديد من التركيبات الأخرى للمعادن وبنسب مختلفة لتطبيقات مختلفة.
تم اكتشاف الخصائص الفريدة للسبيكة التي تم الحصول عليها عن طريق الجمع بين الكروم والنيكل من قبل الفيزيائي المخترع من الولايات المتحدة ألبرت مارش Albert Marsh في عام 1905 م. بتعبير أدق ، تم الاكتشاف من قبله قبل ذلك بكثير ، لكن العالم حصل على براءة اختراع له فقط في عام 1905 م. والنيكروم Nichrome هو أقدم شكل موثق لسبائك تسخين المقاومة Resistance Heating Alloy .
خلال الاختبارات المعملية ، وجد مارش Marsh أن النيكروم له عدد من الخصائص والمزايا الفريدة عن نظائره. كانت المادة قادرة على تحمل أعلى درجات حرارة التسخين الممكنة لفترة طويلة ، ولديها مستوى كاف من المقاومة ، ولم تتأكسد ، واحتفظت بشكلها الأولي. هذا يعني أنه يمكن استخدامه كعناصر لتسخين Heating Element الأجهزة بأي مقياس وقوة.
في الحقيقة يمكن استخدام أي سلك موصل تقريبًا للتسخين، لكن معظم الفلزات توصل الكهرباء بكفاءة عالية ، مما يتطلب تشكيلها في أسلاك رقيقة ودقيقة للغاية من أجل صنع مقاومة كافية لتوليد الحرارة. و عند تسخينها في الهواء ، تتأكسد معظم الفلزات بسرعة وتصبح هشة وتنكسر. لكن عند تسخين سلك النيكـروم إلى درجات حرارة عالية لدرجة الاحمرار، تتكون عليه طبقة خارجية من أكسيد الكروم ، والتي تكون مستقرة ديناميكيًا في الهواء ، وتكون غير منفذة للأكسجين في الغالب ، وتحمي عنصر التسخين Heating Element من المزيد من الأكسدة.
بعد وقت قصير من تقديم براءة الاختراع ، حصل ألبرت مارش Albert Marsh على إذن للإنتاج الصناعي لسلك النيكروم والمقاومات الكهربية Resistors ووحدات المقاومة Resistance Units لأقسام التدفئة ، ونتيجة لذلك بدأ عصر جديد تمامًا في تاريخ الكهرباء بشكل عام. أصبحت الأجهزة أكثر متانة وأمانًا ، ولم يؤثر ذلك عمليًا على تكلفتها ، حيث لم يتطلب إنتاج السبائك تكاليف مالية كبيرة من الشركة المصنعة.
.
خصائص ومواصفات سلك النيكروم
اليوم ، أصبحت النيكروم Nichrome بالفعل مجموعة كاملة من السبائك ، مصنفة حسب مجال التطبيق وفقًا للخصائص والخصائص التقنية. النيكروم Nichrome لونه رمادي فضي باستمرار ، ومقاوم للتآكل ، وله نقطة انصهار عالية تبلغ حوالي 1400 درجة مئوية (2550 درجة فهرنهايت) ، وله مقاومة كهربائية تبلغ حوالي 112 ميكرو أوم-سم microOhm-cm ، أي حوالي 66 مرة أعلى من المقاومة. نحاس 1.678 أوم-سم.
الخصائص الرئيسية التي هي المزايا التي لا جدال فيها لسلك نيكروم على نظائره:
- ومقاومة لتدفق الإلكترونات (مؤشرات المقاومة الكهربائية Electrical Resistivity Indicators) ،
- نقطة انصهار عالية Melting Point : تبلغ حوالي 1400 درجة مئوية (2550 درجة فهرنهايت) ،
- زيادة كثافة Density المادة ،
- مقاومة الأكسدة والاستقرار في درجات الحرارة العالية.
- تحتفظ المادة بقوتها أثناء التسخين والصمود في بيئة حمضية ،
- ليونة Ductility وصلابة وقوة Strength ممتازة.
.
سلك Nichrome هو المنتج الأكثر طلبًا في قطاع السوق الخاص به. نظرًا لحقيقة أن العنصر الرئيسي للسبائك تصنيعه هو الكروم Chromium ، فإن السلك قادر على العمل لأطول فترة ممكنة حتى في الأجهزة ذات الحرارة القصوى. تحتوي سبيكة مكونين فقط لهما خصائص مغناطيسية ضئيلة ، مما يزيد من مقاومتها للمعتدين الحمضيين.
سلك النيكروم Nichrome متين ومرن ولكنه لا يتحمل تعرض القوة. لذلك ، يوصى بالعمل معه ، خاصة في المنزل ، بحذر شديد. من المهم أخذ هذه الخصائص في الاعتبار عند محاولة تغيير شكل عنصر تسخين بعد التسخين المتكرر. لا يُنصح عمومًا بتغيير المقطع العرضي لملف لولبي مصنوع من سلك نيكروم Nichrome. نتيجة لذلك ، حيث ستنخفض قدرته على التسخين ، إضافة أيضًا إلي انخفاض الخصائص الرئيسية للسبيكة.
.
تطبيقات سلك النيكروم Nichrome
بسبب مقاومتها الشديدة للتأكسد عند درجات الحرارة المرتفعة، فإن سلك النيكروم Nichrome يستخدم وعلى نطاق واسع في صناعة الأجهزة المنزلية. من غير المحتمل أن تفكر ربات البيوت الحديثة في حقيقة أن الأفران الكهربائية أو مجفف الشعر أو مكواة الملابس أو الغلاية بداخله جزء مصنوعة من سلك النيكروم Nichrome ، وهذا هو السبب في أنها تعمل لفترة طويلة ، حتى مع الاستخدام النشط.
في الصناعة ، يتم استخدام الأسلاك أو العناصر الأخرى من هذه السبيكة لتصنيع:
- نوافذ حرارية للأفران في متاجر المعادن ،
- عناصر معدات صهر المعادن منخفضة الطاقة ،
- وحدات التسخين Heating Units في مجففات التهوية Ventilation Dryers الحجمية ،
- قطع غيار لمراجل التدفئة Heating Boilers والمبادلات الحرارية Heat Exchangers ،
- المقاومات الكهربية Resistors الثابتة والمقاومات المتغيرة Rheostats في الأجهزة الخاصة بالإنتاج الطاقة الكهربائية ،
- بعض أنواع أقطاب اللحام Welding Electrodes ،
- الكابلات الكهربائية Electric Cables مع أي عدد من الأسلاك Cores .
.
كما تستخدم هذه السبيكة في صناعة الألعاب النارية و لكن نظرا لمحتواها العالي من الكروم فهي مرتفعة السعر مقارنة مع السبائك الأخرى .
يُستخدم النيكـروم في صناعة المتفجرات والألعاب النارية كموصل Bridgewire في أنظمة الإشعال الكهربائي Electric Ignition Systems ، مثل المشعلات الكهربائية Electric Matches (أعواد الثقاب الكهربية) و مشعلات الصواريخ النموذجية Model Rocket Igniters .
كما تستخدم قواطع الرغوة ذات الأسلاك الساخنة Hobby Hot-Wire Foam Cutters سلك النيكروم Nichrome Wire (قطع كتل الرغوة بسلك ساخن).
و يستخدم سلك النيكروم بشكل شائع في السيراميك Ceramic كهيكل دعم داخلي لمساعدة بعض عناصر منحوتات الطين في الحفاظ على شكلها بينما لا تزال طرية. و يستخدم سلك النيكروم لقدرته على تحمل درجات الحرارة العالية التي تحدث عندما يتم وضع المنحوتات الطينية وحرقها في الفرن.
و يمكن استخدام سلك النيكروم كبديل للسلك البلاتيني Platinum Wire لاختبار اللهب Flame Testing من خلال تلوين الجزء غير المضيء من اللهب لاكتشاف الكاتيونات مثل الصوديوم والبوتاسيوم و النحاس والكالسيوم ، إلخ.
و من مجالات الاستخدام الأخرى للنيكروم، استخدامه في صناعة كاتم الدراجات النارية ،و أيضا في صناعة عنصر التسخين heating element لبثق البلاستيك Plastic Extruders في الطابعات ثلاثية الأبعاد .
و أيضا يدخل النيكروم في عملية وآلية نشر الألواح الشمسية Solar Panel Deployment Mechanism للمركبة الفضائية LightSail-A ، و أيضا في صناعة ملفات التسخين Heating Coils المستخدمة في السجائر الإلكترونية.
لكل مجال من مجالات تطبيقات سلك النيكروم Nichrome ، يتم إنتاج درجة سبيكة معينة ذات خصائص تقنية معينة. على سبيل المثال ، تعتمد قوة التسخين التي يمكن أن يتحملها عنصر أو مجموعة أو جزء معين على المحتوى الكمي للنيكل في السبائك.
هناك سبائك حديثة من النيكروم Nichrome ، يمكن أن تحتوي علي إضافات مختلفة تحسن من خصائصها ومواصفاتها التقنية ، مما يؤثر على تكلفة المنتجات. ولكن حتى السعر المرتفع لجهاز معين يكون عنصر النيكروم Nichrome مبررًا لهذا السعر بهدف عمر الخدمة والكفاءة والفعالية. نسبة أو محتوى السبيكة من النيكل غالي الثمن هو ما يحدد سعر السبيكة.
.
مراجع
1- النيكروم Nichrome – مصادر الكيمياء .
2- Drut z nichromu: charakterystyka i zastosowania [in English: Nichrome wire: characteristics and applications] – sciencedevices
3- Nichrome – Wikipedia
*
اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك 
أو 
*****************************
مواضيع ذات صلة
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
**************************************
ملاحظة
- إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
- أو راسلنا
علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com
مكتبة محاكاة الأجهزة
