Открыть сервисСервис

Ферроцериевый стержень

Ферроцериевый стержень — это расходный элемент в виде стержня, изготовленный из сплава на основе церия и железа, предназначенный для получения искры при механическом трении (резании, скоблении, ударе). Относится к классу пирофорных сплавов, способных воспламеняться на воздухе при измельчении. Используется в качестве источника зажигания в зажигалках, огнивах, аварийных спичках и других устройствах, не требующих внешнего источника энергии.

Состав и свойства

Ферроцериевый сплав, из которого изготавливают стержни, представляет собой пирофорный материал. Основным компонентом является церий (Се) — редкоземельный металл, обладающий высокой химической активностью. В состав сплава также входят железо (Fe), а также в небольших количествах лантан, неодим, празеодим и другие редкоземельные металлы, а также магний или цинк для регулировки температуры воспламенения и твёрдости. Типичный состав: 45–55 % церия, 20–30 % железа, остальное — другие редкоземельные металлы и добавки.

Свойства сплава:

  • Пирофорность: при трении или резании мелкие частицы сплава мгновенно окисляются на воздухе, выделяя тепло, достаточное для воспламенения горючих материалов (температура искры достигает 1500–2000 °C).
  • Твёрдость: сплав достаточно твёрдый, чтобы не крошиться при хранении, но легко поддаётся скоблению стальным или керамическим инструментом.
  • Коррозионная стойкость: устойчив к окислению при нормальных условиях, но при длительном контакте с влагой может покрываться оксидной плёнкой, снижающей эффективность.
  • Цвет искры: искры имеют ярко-жёлтый или оранжевый цвет, характерный для горения церия.

История

Пирофорные сплавы на основе редкоземельных металлов были открыты в начале XX века. В 1903 году немецкий химик Карл Ауэр фон Вельсбах, известный изобретением газокалильной сетки, запатентовал сплав, названный «ауэрометалл», который содержал 30 % железа и 70 % церия (с примесями лантана и неодима). Этот сплав стал основой для первых «кремней» зажигалок, заменив природный кремень и кресало.

В 1910-х годах компания Ronson (Великобритания) начала массовое производство зажигалок с ферроцериевыми стержнями. В СССР и России производство ферроцериевых стержней было освоено в 1930-х годах; они выпускались под марками «Кремень для зажигалок» и «Огниво». В настоящее время ферроцериевые стержни производятся в Китае, России, США и других странах.

Устройство и изготовление

Ферроцериевый стержень представляет собой цилиндрический пруток диаметром от 2 до 10 мм и длиной от 5 до 100 мм. Изготавливается методом литья или экструзии из расплава сплава. После отливки стержни шлифуют для удаления окалины и придания гладкой поверхности. Для защиты от коррозии и случайного воспламенения стержни могут покрывать тонким слоем лака или парафина.

В зажигалках стержень обычно закреплён в металлическом или пластиковом корпусе, а искра высекается при трении о стальное колёсико с насечкой. В туристических огнивах стержень может быть вставлен в рукоятку, а искра высекается скребком (обычно из закалённой стали).

Применение

Основное применение ферроцериевых стержней — в качестве источника зажигания в устройствах, где не используются электричество или газ под давлением:

  • Зажигалки (одноразовые и многоразовые) — в механизме зажигания, где искра поджигает газ (бутан, пропан) или пары бензина.
  • Туристические огнива — для розжига костров, газовых горелок, свечей в условиях, где спички или зажигалки могут быть неэффективны (например, при сырости или сильном ветре).
  • Аварийные спички — в составе спичечных коробков, где стержень встроен в коробок или крышку.
  • Промышленные устройства — в некоторых газовых горелках, сварочных аппаратах, а также в системах зажигания для пиротехнических изделий.
  • Выживальные наборы — как компактный и надёжный источник огня.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Высокая надёжность: искра образуется при любых погодных условиях, не зависит от влажности, температуры и давления.
  • Долговечность: один стержень может выдержать до 10 000–15 000 высеканий.
  • Простота использования: не требует батареек, газа, спичек.
  • Малый вес и компактность.

Недостатки:

  • Необходимость в специальном инструменте (скребок, колёсико) для высекания искры.
  • Снижение эффективности при загрязнении или окислении поверхности стержня.
  • Относительно высокая стоимость по сравнению со спичками.
  • Хрупкость: стержень может треснуть при сильном ударе.

Сравнение с другими источниками зажигания

ПараметрФерроцериевый стерженьСпичкиПьезоэлектрическая зажигалкаЭлектрическая зажигалка (дуговая)
Источник энергииМеханическое трениеХимическая реакцияПьезоэффектЭлектричество (батарейка)
Зависимость от погодыНетВысокая (сырость)НетНет
Срок службы10–15 тыс. искрОдноразовое10–20 тыс. искр100–500 искр
СтоимостьСредняяНизкаяСредняяВысокая
НадёжностьВысокаяНизкая (ломаются)Средняя (отказ пьезоэлемента)Средняя (разряд батареи)

Интересные факты

  • Ферроцериевые стержни иногда называют «кремнями» (по аналогии с природным кремнем), хотя кремний (Si) в их составе отсутствует.
  • В СССР выпускались ферроцериевые стержни для зажигалок марки «Кремень», которые продавались в виде набора из 5–10 штук в картонной упаковке.
  • В туристических магазинах часто продаются «огнива» в виде стержня с рукояткой, которые могут работать при температуре до −50 °C.
  • Сплав ферроцерия не является взрывоопасным, но при интенсивном трении (например, при шлифовке на точильном круге) может воспламеняться с образованием яркого пламени.

Источники

  • Ауэр фон Вельсбах К. Патент на пирофорный сплав (1903).
  • Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.
  • Справочник по редкоземельным металлам / под ред. К. А. Гшнайднера. — М.: Мир, 1965.
  • ГОСТ 18157-88 «Кремни для зажигалок. Технические условия».
  • Материалы сайта «Популярная механика» (статья «Как работает кремень в зажигалке»).
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru