発熱体に適切な材料を選択することは、機器の性能と寿命にとって極めて重要です。選択する材料は、特定の用途と達成する必要のある温度範囲によって異なります。ここでは、発熱体に一般的に使用される4つの主要材料を紹介します：
ニッケルクロム（Ni-Cr）合金
ニッケルクロム合金は、低温から中温の用途に最適です。これらの合金は通常、80%のニッケルと20%のクロムを含んでいます。1,150℃までの温度に適しています。
Ni-Cr合金の主な利点の一つは、酸化に対する優れた耐性です。これは、長期間にわたって発熱体の完全性と効率を維持するために不可欠です。
これらの合金の高い抵抗率は、比較的少量の材料で大きな発熱を可能にします。さらに、融点が高いため、変形したり溶融したりすることなく高温に耐えることができます。
ニッケル-クロム-鉄（Ni-Cr-Fe）合金
ニッケル-クロム-鉄合金は、発熱体のもう一つの一般的な選択肢です。これらの合金は通常、約65%のニッケル、15%のクロム、20%の鉄を含んでいます。950℃までの使用に適しています。
合金に鉄を加えることで酸化が起こる温度を下げ、これらの合金を特定の環境下での劣化に強くします。
また、これらの合金は純Ni-Cr合金に比べて経済的で強度が高く、多くの産業用途で費用対効果の高い選択肢となっています。
高温材料
1,150℃以上の温度を必要とする用途には、モリブデン、タングステン、グラファイトのような材料が好まれます。これらの材料は融点が非常に高く、焼入れ、焼結、高温ろう付けなどの工程で発生する高熱に耐えることができる。
しかし、これらの材料は酸素に弱く、酸化による性能劣化を防ぐため、露出からの保護が必要である。
まとめ
発熱体材料の選択は、必要な温度範囲、耐酸化性、経済性など、用途固有の要件に基づいて行う必要があります。
Ni-CrおよびNi-Cr-Fe合金は、幅広い温度範囲で汎用性と信頼性を発揮しますが、モリブデン、タングステン、グラファイトなどの特殊な材料は、極端な高温環境に適しています。
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