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手表过敏问题

2017-11-23 10:02 来源:网络 作者:网络


手表过敏问题

过去几年,有很多人一直在谈论,因皮肤不断接触含镍合金而引起的过敏。为了更好地理解这个现象,我们要更仔细地看看镍金属和由它所引起的过敏。
过敏是什么?
我们所称的过敏的条件是相当复杂的,且不深入细节是无法解释清楚的。然而,一般而言,过敏是某种由特殊物质所引起的生物反应,会不同程度地影响某些人,尽管很多其他人可能不会受到影响。过敏通常是不可预测的,且有时会引起剧烈的反应。估计有10%左右的身体健康的正常人会容易受到某种过敏的影响。虽然对镍金属过敏是相当真实的,但在某些方面,还是有点令人吃惊,因为我们的人体需要一定量的金属来维持健康,在我们体内发现的锌,钴,铜和镍元素,就是这种情况,他们都以微量元素的形式存在。他们的不足或者完全缺失会导致相当严重的医疗后果。比如说,缺镍会对动物的生长,繁殖和寿命都会有影响。
另一方面,这些平常的必要微量元素的过分大量集中,会引起某些个人的生理混乱。我们前面提到的这类人就成了慢性疾病的受害者,而严重程度的水平则取决于他或她所遭受的量。症状对每个人来说都是不一样的,在任何一定的浓度,反应可从非常严重到几乎感觉不到。.
浓度 单位:千克/立方米 8890
熔点 单位:摄氏度 1440
膨胀系数 每摄氏度 13.1 x 10-6
弹性系数 单位:十兆帕 2.1 x 10-4
图1:镍的某些物理特性
镍是什么?
镍是在地壳中发现的,以不同矿物形式自然存在的银色金属,最初的镍是从挖矿和镍冰铜中得到的。以NI为标记,它的原子序数为28。从化学性质上看,它处于同类金属元素钴和铜之间。它在镍铁陨石和地心中的含量都很丰富,但在地球表面的含量就相对较少,蕴藏量排名为24。图一列出了其某些物理特性。从一个历史观点看,在公元3000年,镍元素就以合金的形式被人们所利用,而这很有可能就是源自陨石。直到1751年才被瑞典化学家Axel Fredrik Cronstedt分离出来。然而,到了19世纪,随着镍矿的大量储藏在某些国家被发现,才得以进行大量的工业提炼。首先在挪威,然后在新喀里多尼亚。今天,加拿大是世界上镍金属产量最大的国家。1890年,镍元素被引入铸造金属和钢铁合金,以改良它们的机械特性。九十多年前,多国的科研人员同时且独立的研究,发明了非常重要的不锈钢。现今,所有镍产量的40%到50%,都用到了这种神奇材料的生产中。最常见的不锈钢种类是“10-18”,它含镍10%和含铬18%。这种不锈钢用于生产很多消费品,像水槽,罐子,平底锅,厨房用具和扁平餐具,同时还有屋顶天沟和其他一些凡是要与水或流体接触的设备。
镍和手表
在手表领域里,镍的最常用处之一,就是用于制造防水表盖的不锈钢,但这绝不是它唯一的用途。镍和手表之间还有很多不那么明显的联系。首先,被称作镍黄铜的镍,铜,锌合金就已使用了将近150年,生产高质量计时器的匀厚片状物和夹板。这个特别的合成物,取代了传统的黄铜,含镍约15%到20%。其次,在不锈钢发明之前,镍黄铜也取代了银,用于生产非贵重手表的表盖。最后,纯镍可用作手表电镀涂层,像用于黄铜制成的匀厚片状物和夹板上,防止它们被氧化。就薄薄一层镍保护涂层,便足以维持这些手表零部件光亮的金属外表。
镍还可用于摆轮游丝和摆锤杆的制造。在这方面,Charles-Edouard Guillaume (1861-1938)对手表制造业作出了巨大的贡献。这个在国际计量局工作的瑞士人,因他发现了镍铁合金的不规则现象,而在1920年被授予诺贝尔物理学奖。Guillaume 偶然发现与镍铁合金膨胀系数有关的东西,并最终得到了因瓦合金。它是一种含镍36%的镍铁合金,膨胀系数非常低。同样,一种因瓦合金的变体,被Guillaume叫做镍铬恒弹性钢(Elinvar),它的热弹性系数,在零下60摄氏度到70摄氏度之间,几乎为零。这些新合金的运用迅速得到了认可,并普及到精密部件中,像摆锤杆,手表摆轮游丝,大地测量基准,长度标准,恒温调节器和大量其他注重精确度的装置。Guillaume为高精手表和精密计时器所制作的完全补偿摆轮,运用了游丝,这让它们的性能得到完美升华。镍还用于日常生活用品中,像硬币,衣服的金属纽扣,装饰性珠宝(手镯,项链,耳环),你同样可以在一些小玩意和纪念品中发现它的身影。
是什么引起对镍过敏?
为了让过敏反应的发生,敏感个人的皮肤必须要与含镍物体直接接触。而对手表而言,这必然意味着表壳或表带含镍。另一种过敏反应的条件则是,镍要以阳离子或带正电粒子的形式,从金属中相当容易地游离到皮肤上。再次,这些阳离子一定要以某种可作为电解质的流体为载体,它通常是汗水,但很多时候也可以是海水或者游泳池水。用于制造表壳的不锈钢会释放不同量的镍离子,这个量要看合金的性质和镍在单个部件中的比例。医学用途的不锈钢几乎不释放镍离子。
对那些镍过敏的人们来说(通常表现为皮炎),他们应该要杜绝佩戴镍黄铜制成的装饰性珠宝和耳环。无论如何,在新穿孔的耳朵或身体的其他部位被完全治愈前,都不能使用任何含镍的金属环。现在,在耳朵,舌头,嘴唇上穿孔的风格或在身体其他部位使用含镍的金属耳环或体环,已成为了今天不断增加的镍过敏的主要因素。因为这种穿孔风格的流行,让10到15岁之间的女孩子成了这类过敏的最高危人群。
另一个镍离子释放的重要因素是以金属表面和皮肤接触为前提。粗糙和多孔的表面为流体电解质(通常是汗水)提供了场所,这些地方就成了产生过敏阳离子的活跃区域。金属受腐蚀的结果,甚至会产生更高浓度的金属离子。通过检测已受到侵蚀的镀铬表壳背面,我们惊奇地发现腐蚀作用是如何发生的,因此我们也更容易理解为什么佩戴者的皮肤会变得敏感(图4)。除了不锈钢手表和手镯以外,用黄金和不锈钢制成的双色表款,同样对皮肤敏感人群是个问题。黄金和不锈钢的电势不同,这样会加速离子在汗液中的流动。因此,增加的电化腐蚀会致使更严重过敏的风险(图5)。腐蚀率和过敏机率是紧密相连的。当两种金属被焊接在一起时,腐蚀通常发生在连接部位。之后,会出现一个间隙,并形成一个腐蚀作用更严重的地方。
镍过敏问题的解决方法就是使用不释放或极少释放镍阳离子的合金。正如我们上面提到的一样,有一种用在医疗器械中的不锈钢,它几乎不释放镍离子。它被分级为不锈钢AISI 316 L 。
对镍过敏的人很有可能想尽量避免佩戴任何含镍的手表。解决方法包括佩戴合成材料制作的表款,像斯沃琪品牌(Swatch ),或者用粉色金或黄银铜合金所制作的一些高知名度的计时器。请注意人造白金(就是我们通常说的灰金)里面镍含量水平超过了镍敏感人群可接受的范围。镀黄金的手表在经过长时间佩戴之后,同样面临着会引起过敏的危险,因为薄薄的一层黄金最终会被磨掉,然后下面含镍的金属就会直接与皮肤接触。

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