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

¶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»).