La durata dell'elemento dipende dalla lega utilizzata, dalla temperatura, dal design, dall'atmosfera ambientale, dal ciclo di riscaldo, dal tipo di supporto, ecc.

Quando vengono portate in temperatura, le leghe per resistenze di riscaldo formano uno strato di ossido sulla loro superficie, che riduce l'ulteriore ossidazione del materiale. Per svolgere questa funzione, lo strato di ossido deve essere denso e resistere alla diffusione dei gas e degli ioni metallici. Deve inoltre essere sottile e aderire bene al metallo anche nel caso di fluttuazioni della temperatura. Bilanciando attentamente gli elementi che la compongono, è possibile ottenere leghe di durata maggiore, temperature di esercizio massime più elevate e una migliore resistenza meccanica alle alte temperature.

Lo strato protettivo di ossido sulle leghe Kanthal®, che si forma a temperature superiori a 1.000 °C (1.830 °F), è costituito principalmente da allumina. Il colore è grigio chiaro, mentre a temperature più basse (inferiori a 1.000 °C o 1.830 °F), il colore dell'ossido diventa più scuro. Lo strato di allumina ha eccellenti proprietà isolanti e una buona resistenza chimica alla maggior parte dei composti.

Anche con una buona aderenza, non è possibile evitare lo sfaldamento (formazione di scaglie) dello strato di ossido. I danni allo strato di ossido vengono riparati dalla formazione spontanea di nuovo ossido.

L'ossido che si forma sulle leghe Nikrothal® è composto principalmente da ossido di cromo. Il colore è scuro e le proprietà di isolamento elettrico sono inferiori a quelle dell'allumina. Lo strato di ossido sulle leghe Nikrothal® si sfalda e volatilizza più facilmente rispetto allo strato di ossido più compatto che si forma sulle leghe Kanthal®.

Per un filo a sezione tonda, il rapporto tra volume e superficie è proporzionale al diametro. In pratica, ciò significa che all'aumentare del diametro del filo, per unità di superficie è disponibile una maggiore quantità di elementi di lega per formare un nuovo ossido. Quindi, a una data temperatura, i fili più grossi hanno una durata maggiore rispetto ai fili più sottili. Analogamente, per i nastri, uno spessore maggiore garantisce una durata maggiore.

Per stimare la qualità relativa di una lega di resistenza, è necessario scegliere un metodo di prova che tenga conto sia del tasso di ossidazione che del rilascio di particolato. Il metodo utilizzato a Kanthal è il Bash-test (ASTM B-76 e B-78). Un filo da 0,7 mm (0,0276 pollici) viene riscaldato elettricamente a una temperatura standard e sottoposto a cicli di accensione e spegnimento ogni due minuti. Si registra il tempo di guasto.

I risultati di tali test sono riportati nella tabella seguente, per le leghe Kanthal® e Nikrothal®. Nella tabella, la vita operativa del filo Kanthal® A-1 a 1.200°C (2.190°F) è impostata al 100%, mentre quella delle altre leghe è riferita a tale valore.

Numerose applicazioni pratiche dimostrano inoltre che gli elementi in Kanthal® hanno una durata notevolmente maggiore rispetto agli elementi realizzati in filo NiCr(Fe).

La durata della lega per resistenze di riscaldo dipende da diversi fattori, tra i quali i più importanti sono:

• Temperatura
• Cicli di lavoro caldo/freddo
• Contaminazione
• Composizione della lega
• Elementi in traccia e impurità
• Diametro del filo
• Condizioni della superficie
• Atmosfera
• Stress meccanico
• Metodo di regolazione

Questi fattori sono unici per ogni applicazione, per cui risulta difficile fornire linee guida generali sulle aspettative di vita. Qui di seguito trovate le nostre raccomandazioni su alcuni dei valori di progettazione più importanti.

Resistenza alla corrosione