鎳合金，與過敏和調速有關
問:
鎳確實可以引起過敏嗎？如果是這樣，那鎳合金製成的手錶和手鐲，會對佩戴者健康造成危害嗎？
David Ko, 新加坡
過去幾年，有很多人一直在談論，因皮膚不斷接觸含鎳合金而引起的過敏。為了更好地理解這個現象，我們要更仔細地看看鎳金屬和由它所引起的過敏。
過敏是什麼？
我們所稱的過敏的條件是相當複雜的，且不深入細節是無法解釋清楚的。然而，一般而言，過敏是某種由特殊物質所引起的生物反應，會不同程度地影響某些人，儘管很多其他人可能不會受到影響。過敏通常是不可預測的，且有時會引起劇烈的反應。估計有10%左右的身體健康的正常人會容易受到某種過敏的影響。雖然對鎳金屬過敏是相當真實的，但在某些方面，還是有點令人吃驚，因為我們的人體需要一定量的金屬來維持健康，在我們體內發現的鋅，鈷，銅和鎳元素，就是這種情況，他們都以微量元素的形式存在。他們的不足或者完全缺失會導致相當嚴重的醫療後果。比如說，缺鎳會對動物的生長，繁殖和壽命都會有影響。
另一方面，這些平常的必要微量元素的過分大量集中，會引起某些個人的生理混亂。我們前面提到的這類人就成了慢性疾病的受害者，而嚴重程度的水平則取決於他或她所遭受的量。症狀對每個人來說都是不一樣的，在任何一定的濃度，反應可從非常嚴重到幾乎感覺不到。.
| 濃度 單位：千克/立方米 | 8890 |
| 熔點 單位：攝氏度 | 1440 |
| 膨脹係數 每攝氏度 | 13.1 x 10-6 |
| 彈性係數 單位：十兆帕 | 2.1 x 10-4 |
圖1：鎳的某些物理特性
鎳是什麼？
鎳是在地殼中發現的，以不同礦物形式自然存在的銀色金屬，最初的鎳是從挖礦和鎳冰銅中得到的。以NI為標記，它的原子序數為28。從化學性質上看，它處於同類金屬元素鈷和銅之間。它在鎳鐵隕石和地心中的含量都很豐富，但在地球表面的含量就相對較少，蘊藏量排名為24。圖一列出了其某些物理特性。從一個歷史觀點看，在公元3000年，鎳元素就以合金的形式被人們所利用，而這很有可能就是源自隕石。直到1751年才被瑞典化學家Axel Fredrik Cronstedt分離出來。然而，到了19世紀，隨着鎳礦的大量儲藏在某些國家被發現，才得以進行大量的工業提煉。首先在挪威，然後在新喀里多尼亞。今天，加拿大是世界上鎳金屬產量最大的國家。1890年，鎳元素被引入鑄造金屬和鋼鐵合金，以改良它們的機械特性。九十多年前，多國的科研人員同時且獨立的研究，發明了非常重要的不鏽鋼。現今，所有鎳產量的40％到50％，都用到了這種神奇材料的生產中。最常見的不鏽鋼種類是「10-18」，它含鎳10％和含鉻18％。這種不鏽鋼用於生產很多消費品，像水槽，罐子，平底鍋，廚房用具和扁平餐具，同時還有屋頂天溝和其他一些凡是要與水或流體接觸的設備。
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圖 2和3：最近，有很多媒體都在討論現在流行的身體「穿孔」，就像我們在瑞士小鎮拉德夏芳發行的一些報紙上所見一樣。
鎳和手錶
在手錶領域裡，鎳的最常用處之一，就是用於製造防水錶蓋的不鏽鋼，但這絕不是它唯一的用途。鎳和手錶之間還有很多不那麼明顯的聯繫。首先，被稱作鎳黃銅的鎳，銅，鋅合金就已使用了將近150年，生產高質量計時器的勻厚片狀物和夾板。這個特別的合成物，取代了傳統的黃銅，含鎳約15％到20％。其次，在不鏽鋼發明之前，鎳黃銅也取代了銀，用於生產非貴重手錶的表蓋。最後，純鎳可用作手錶電鍍塗層，像用於黃銅製成的勻厚片狀物和夾板上，防止它們被氧化。就薄薄一層鎳保護塗層，便足以維持這些手錶零部件光亮的金屬外表。
鎳還可用於擺輪遊絲和擺錘杆的製造。在這方面，Charles-Edouard Guillaume (1861-1938)對手錶製造業作出了巨大的貢獻。這個在國際計量局工作的瑞士人，因他發現了鎳鐵合金的不規則現象，而在1920年被授予諾貝爾物理學獎。Guillaume 偶然發現與鎳鐵合金膨脹係數有關的東西，並最終得到了因瓦合金。它是一種含鎳36％的鎳鐵合金，膨脹係數非常低。同樣，一種因瓦合金的變體，被Guillaume叫做鎳鉻恆彈性鋼（Elinvar），它的熱彈性係數，在零下60攝氏度到70攝氏度之間，幾乎為零。這些新合金的運用迅速得到了認可，並普及到精密部件中，像擺錘杆，手錶擺輪遊絲，大地測量基準，長度標準，恆溫調節器和大量其他注重精確度的裝置。Guillaume為高精手錶和精密計時器所製作的完全補償擺輪，運用了遊絲，這讓它們的性能得到完美升華。鎳還用於日常生活用品中，像硬幣，衣服的金屬紐扣，裝飾性珠寶（手鐲，項鍊，耳環），你同樣可以在一些小玩意和紀念品中發現它的身影。
圖4：鍍鉻鎳黃銅表背，已被汗水腐蝕。
是什麼引起對鎳過敏？
為了讓過敏反應的發生，敏感個人的皮膚必須要與含鎳物體直接接觸。而對手錶而言，這必然意味着表殼或錶帶含鎳。另一種過敏反應的條件則是，鎳要以陽離子或帶正電粒子的形式，從金屬中相當容易地游離到皮膚上。再次，這些陽離子一定要以某種可作為電解質的流體為載體，它通常是汗水，但很多時候也可以是海水或者游泳池水。用於製造表殼的不鏽鋼會釋放不同量的鎳離子，這個量要看合金的性質和鎳在單個部件中的比例。醫學用途的不鏽鋼幾乎不釋放鎳離子。
對那些鎳過敏的人們來說（通常表現為皮炎），他們應該要杜絕佩戴鎳黃銅製成的裝飾性珠寶和耳環。無論如何，在新穿孔的耳朵或身體的其他部位被完全治癒前，都不能使用任何含鎳的金屬環。現在，在耳朵，舌頭，嘴唇上穿孔的風格或在身體其他部位使用含鎳的金屬耳環或體環，已成為了今天不斷增加的鎳過敏的主要因素。因為這種穿孔風格的流行，讓10到15歲之間的女孩子成了這類過敏的最高危人群。
另一個鎳離子釋放的重要因素是以金屬表面和皮膚接觸為前提。粗糙和多孔的表面為流體電解質（通常是汗水）提供了場所，這些地方就成了產生過敏陽離子的活躍區域。金屬受腐蝕的結果，甚至會產生更高濃度的金屬離子。通過檢測已受到侵蝕的鍍鉻表殼背面，我們驚奇地發現腐蝕作用是如何發生的，因此我們也更容易理解為什麼佩戴者的皮膚會變得敏感（圖4）。除了不鏽鋼手錶和手鐲以外，用黃金和不鏽鋼製成的雙色表款，同樣對皮膚敏感人群是個問題。黃金和不鏽鋼的電勢不同，這樣會加速離子在汗液中的流動。因此，增加的電化腐蝕會致使更嚴重過敏的風險（圖5）。腐蝕率和過敏機率是緊密相連的。當兩種金屬被焊接在一起時，腐蝕通常發生在連接部位。之後，會出現一個間隙，並形成一個腐蝕作用更嚴重的地方。
鎳過敏問題的解決方法就是使用不釋放或極少釋放鎳陽離子的合金。正如我們上面提到的一樣，有一種用在醫療器械中的不鏽鋼，它幾乎不釋放鎳離子。它被分級為不鏽鋼AISI 316 L 。
對鎳過敏的人很有可能想儘量避免佩戴任何含鎳的手錶。解決方法包括佩戴合成材料製作的表款，像斯沃琪品牌(Swatch )，或者用粉色金或黃銀銅合金所製作的一些高知名度的計時器。請注意人造白金（就是我們通常說的灰金）裡面鎳含量水平超過了鎳敏感人群可接受的範圍。鍍黃金的手錶在經過長時間佩戴之後，同樣面臨着會引起過敏的危險，因為薄薄的一層黃金最終會被磨掉，然後下面含鎳的金屬就會直接與皮膚接觸（如圖7所示）。
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| 圖5：這幅圖展示了由於兩種金屬擁有不同的電勢，而加重了電化腐蝕的情況。 | 圖6：兩種金屬被焊接在一起的電化腐蝕的例子。 |
法規
鎳過敏的相關問題已重要到讓歐洲社會起草法規來管控這些材料。考慮到含鎳金屬製成的物品種類不同，許多歐洲國家都單獨採取了措施。1989年6月27日，隨着一個法規的通過，丹麥成了第一個國家，有了法規禁止進口和生產一整系列物品的名錄，此名錄涵蓋了那些在一個星期內，每平方厘米所釋放鎳的量大於0.5毫克的物品，包括金屬紐扣，手錶，耳環，項鍊，手鐲和其他一些與皮膚接觸的物品。此法規還明確了鎳釋放量的測試方法，即把DMG（氨水–二苯基甲酰胺）滴在去掉塗層後的物品表面。 歐洲社會所提議的方針和丹麥的相似。此類標準的運用和強制執行的困難不是不可克服的，因為適合的材料已經存在了。然而，在手錶生產中，這種替代材料的成本因素是不可忽略的。手錶工業應該警惕這些提議的新法規，並開始準備好他們的對策。
圖7：就算是鍍黃金的手錶也會受到腐蝕的影響。當黃金塗層被磨掉時。夾板可能是最容易受到影響的。
同時 ...
在等待這類官方指令的同時，我們可以採取一些預防措施來防止或消除手錶鎳過敏的危險。首先，在夜間脫掉手錶來減少直接接觸皮膚的時間。其次，用一塊清潔且乾燥的布經常性擦拭表殼。微濕的布可以用於擦拭防水手錶。此外，防止這種容易引起過敏的鎳離子的累積，這是衛生學測試的基本常識。
每當談到與皮膚直接持續接觸的物體的清潔時，手錶製造者們經常會對許多手錶主人漠不關心的態度表現得吃驚。再次，在大量流汗之後，應把手錶脫下來進行清洗。用此法來保養你的手錶，鎳過敏的危險性可大大降低。
