Heizdrähte bestehen aus Metallen und sind meist Legierungen aus zwei oder mehr Elementen, die einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand haben und eine geringe Neigung zur Oxidation besitzen. Ihre Aufgabe ist es, elektrische Leistung in Wärme umzuwandeln.
Durch das Legieren werden positive Eigenschaften der einzelnen Metalle für eine Anpassung an den Einsatzzweck als Heizdraht genutzt.
Anforderungen
Heizleiterdrähte sind überwiegend Legierungen. Für besonders hohe Temperaturen werden meist Platin, Nickel, Chrom – und bei Abwesenheit von Sauerstoff – auch Wolfram eingesetzt. Reiner Wolframdraht wird z.B. zum Heizen der Kathoden von Elektronenröhren verwendet.
Der Heizdraht darf bei der Erhitzung nicht schmelzen und muss auch bei oftmaligen Erwärmen und Abkühlen korrosionsfest sein. Ziel ist auch eine Festigkeit bei Einsatztemperatur.
Um kurze und dicke Heizdrähte verwenden zu können, ist ein hoher spezifischer elektrischer Widerstand vorteilhaft. In der folgenden Tabelle sind verwendete Metalle und Legierungen aufgeführt.
Materialien
- Nickel
- Chrom
- Nickelin (CuNi30Mn)
- Manganin (CuMn12Ni)
- Konstantan (Cu55Ni44Mn)
- Ferrochronin (NiCr15Fe)
- Nichrome (Ni80Cr20)
- Kanthal (FeCr22Al6-Legierung)
Durch Zulegieren von Ni und Cr wird der spez. elektr. Widerstand gegenüber reinem Cu z.B. bei Nickelin auf das ca. 23fache gesteigert. So wird durch die Anwesenheit von Fe, Cr und Al (Kanthal) in den Legierungen der Widerstand, verglichen mit Legierungen auf Cu-Ni-Basis (Konstantan), nochmals deutlich erhöht. So steht z.B. Nickelin mit 0,400 Ω mm2/m einer Kanthal-Legierung mit 1,45 Ω mm2/m gegenüber.
Beispiel
Innerhalb der hauseigenen Fertigungsstruktur finden Heizdrähte u.A. eine Anwendung bei der Auslegung von Sondersicherungen (z. B. Kennmeldersicherungen). Besonders für die Auslegung dieser Sicherungen im kleinen Nennstrombereich ab etwa 50mA wird CuNi44 (Konstantan) in Kombination mit einer definierten Lötstellengeometrie und Lotart eingesetzt. Über den Drahtdurchmesser, die Lotstelle und die Lotzusammensetzung wird durch die Wärmeentwicklung im Sicherungsdraht die Auslösung der Lotstelle als Schaltstelle gestaltet.