镍合金，与过敏和调速有关
问:
镍确实可以引起过敏吗？如果是这样，那镍合金制成的手表和手镯，会对佩戴者健康造成危害吗？
David Ko, 新加坡
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。
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图 2和3：最近，有很多媒体都在讨论现在流行的身体“穿孔”，就像我们在瑞士小镇拉德夏芳发行的一些报纸上所见一样。
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。
图4：镀铬镍黄铜表背，已被汗水腐蚀。
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（如图7所示）。
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| 图5：这幅图展示了由于两种金属拥有不同的电势，而加重了电化腐蚀的情况。 | 图6：两种金属被焊接在一起的电化腐蚀的例子。 |
法规
镍过敏的相关问题已重要到让欧洲社会起草法规来管控这些材料。考虑到含镍金属制成的物品种类不同，许多欧洲国家都单独采取了措施。1989年6月27日，随着一个法规的通过，丹麦成了第一个国家，有了法规禁止进口和生产一整系列物品的名录，此名录涵盖了那些在一个星期内，每平方厘米所释放镍的量大于0.5毫克的物品，包括金属纽扣，手表，耳环，项链，手镯和其他一些与皮肤接触的物品。此法规还明确了镍释放量的测试方法，即把DMG（氨水–二苯基甲酰胺）滴在去掉涂层后的物品表面。 欧洲社会所提议的方针和丹麦的相似。此类标准的运用和强制执行的困难不是不可克服的，因为适合的材料已经存在了。然而，在手表生产中，这种替代材料的成本因素是不可忽略的。手表工业应该警惕这些提议的新法规，并开始准备好他们的对策。
图7：就算是镀黄金的手表也会受到腐蚀的影响。当黄金涂层被磨掉时。夹板可能是最容易受到影响的。
同时 ...
在等待这类官方指令的同时，我们可以采取一些预防措施来防止或消除手表镍过敏的危险。首先，在夜间脱掉手表来减少直接接触皮肤的时间。其次，用一块清洁且干燥的布经常性擦拭表壳。微湿的布可以用于擦拭防水手表。此外，防止这种容易引起过敏的镍离子的累积，这是卫生学测试的基本常识。
每当谈到与皮肤直接持续接触的物体的清洁时，手表制造者们经常会对许多手表主人漠不关心的态度表现得吃惊。再次，在大量流汗之后，应把手表脱下来进行清洗。用此法来保养你的手表，镍过敏的危险性可大大降低。
