Ir-reżistenza tal-wajer tat-tungstenu hija 5.3 * 10 ^ -8. It-tungstenu għandu punt ta 'tidwib għoli, reżistenza għolja, saħħa tajba, u pressjoni baxxa tal-fwar. Huwa l-aħjar materjal fost il-metalli puri kollha biex isiru filamenti inkandexxenti. Madankollu, it-tungstenu huwa iebes u fraġli, li jagħmilha diffiċli biex jiġi pproċessat. Meta l-kurrent jgħaddi mill-wajer tat-tungstenu u jissaħħan għal ċerta temperatura, il-valur tar-reżistenza tal-wajer tat-tungstenu jiżdied ukoll għal ċertu valur (ġeneralment, il-valur tar-reżistenza tal-wajer tal-metall jiżdied hekk kif tiżdied it-temperatura). Fl-1909, Coolidge vvinta t-teknoloġija tal-ipproċessar tal-filament tat-tungstenu, li kellha rwol deċiżiv fil-produzzjoni u l-promozzjoni tal-bozoz tad-dawl inkandexxenti. Il-prinċipji bażiċi tagħha għadhom jintużaw illum.
Ħafna mill-produzzjoni tal-wajer tat-tungstenu juża ammonju paratungstate (APT) bħala materja prima. Il-proċess ġenerali huwa li jinkalja l-paratungstate tal-ammonju fi triossidu tat-tungstenu fl-arja f'madwar 500 grad, jew li jitnaqqas ftit f'ossidu tat-tungstenu blu fl-idroġenu f'madwar 450 grad. Biex tagħmel filament tat-tungstenu għal filamenti tal-bozoz inkandexxenti, ammont żgħir ta 'ossidu tal-potassju, ossidu tas-silikon u ossidu tal-aluminju għandhom jitħalltu ma' triossidu tat-tungstenu jew ossidu tat-tungstenu blu. L-ammont totali tat-tlieta ma jaqbiżx il-1%. Dan huwa t-tungstenu ivvintat minn Baz fl-1922. Proċess tad-doping tal-ħarir. L-ossidu tat-tungstenu drogat jitnaqqas għal trab tat-tungstenu metalliku bil-gass ta 'l-idroġenu. Il-proċess ta 'tnaqqis ġeneralment jitwettaq f'żewġ passi: l-ewwel pass jitnaqqas għal dijossidu tat-tungstenu (ossidu tat-tungstenu kannella) f'madwar 630 grad, u t-tieni pass jitnaqqas għal trab tat-tungstenu metalliku f'madwar 820 grad. L-iskop tat-tnaqqis f'żewġ stadji huwa li jippermetti lill-potassju inkorporat jeżerċita bis-sħiħ l-effett tiegħu u li jikkontrolla d-daqs tal-partiċelli tat-trab. It-trab tat-tungstenu drogat miksub b'dan il-mod imbagħad jiġi ppressat f'vireg kwadri tawwalija f'moffa speċjali. Il-bar kwadru huwa enerġizzat fl-idroġenu u sinterizzat bl-użu ta 'tisħin awto-reżistenza (it-temperatura tilħaq madwar 3000 grad). Wara s-sinterizzazzjoni, id-densità tal-bar tat-tungstenu tista 'tilħaq aktar minn 85% tal-valur teoretiku. Dan it-tip ta 'strixxa tat-tungstenu jista' jiġi pproċessat f'vireg tat-tungstenu b'dijametru ta 'madwar 3mm permezz ta' forġa li jdur, u mbagħad ipproċessat aktar f'wajers tat-tungstenu ta 'diversi ħxuna bit-tpinġija tad-die. Pereżempju, id-dijametru tal-filament tat-tungstenu użat f'lampa inkandexxenti ta '220V, 15W huwa ta' madwar 15µm, filwaqt li d-dijametru tal-filament tat-tungstenu użat f'lampa tat-tungstenu tal-bromin ta '10000W huwa ta' madwar 1.25mm. Wajers tat-tungstenu irqaq, bħal wajers tat-tungstenu tal-bozoz inkandexxenti 220V, 10W b'dijametru ta 'madwar 12µm, għandhom isiru permezz ta' korrużjoni elettrolitika.
Meta d-dijametru tal-wajer tat-tungstenu jilħaq il-livell tal-mikron, huwa diffiċli li tkejjel b'mod preċiż id-dijametru tiegħu bl-użu ta 'kalipers konvenzjonali. Għalhekk, internazzjonalment, il-piż tal-wajer tat-tungstenu b'dijametru ta 'inqas minn {{0}}.2mm huwa ġeneralment espress bil-piż tas-segment tal-wajer maqtugħ f'tul ta' 200mm. Pereżempju, id-dijametru tal-wajer tat-tungstenu tal-lampa inkandexxenti ta '15W imsemmi hawn fuq jista' jiġi espress b'0.679mg/200mm.
Prestazzjoni ta 'użu
①Prestazzjoni ta 'temperatura għolja. It-temperatura tax-xogħol tal-filament tat-tungstenu użat fil-lampi inkandexxenti ħafna drabi hija bejn 2300 u 2800 grad. Ġeneralment, iktar ma tkun kbira l-qawwa tal-bozza, iktar tkun għolja t-temperatura tax-xogħol tal-filament. Wieħed jista 'jara li t-temperatura tax-xogħol tal-filament taqbeż ħafna t-temperatura tar-rikristallizzazzjoni tal-filament tat-tungstenu. F'dan iż-żmien, taħt l-azzjoni tal-piż tiegħu stess, is-segment tal-filament bejn iż-żewġ ganċijiet se jinżel. F'każijiet severi, il-filament jista 'jinżel sakemm jaħbat mal-qoxra tal-ħġieġ tal-bozza. Għal wajers tat-tungstenu drogati li huma mħallta ma 'ammont żgħir ta' ossidi tal-potassju, silikon u aluminju matul il-proċess tal-metallurġija tat-trab tat-tungstenu, għalkemm il-kontenut ta 'silikon u aluminju fil-wajer lest finali huwa biss ftit partijiet għal kull miljun, il-kontenut ta' potassju huwa biss Għexieren ta 'partijiet għal kull miljun, iżda l-droop tal-filament magħmul minn dan il-filament tat-tungstenu drogat jista' jitjieb ħafna. Ir-raġuni hija li hemm differenza kbira fl-istruttura tal-kristall rikristallizzata tal-wajer tat-tungstenu drogat u tal-wajer tat-tungstenu mhux doped. Il-kristall rikristallizzat tal-wajer tat-tungstenu mhux doped huwa bażikament kristall equiaxed, filwaqt li l-istruttura tal-kristall rikristallizzata tal-wajer tat-tungstenu doped hija strixxa twila ta 'ħbub oħxon li jikkoinċidu lil xulxin. Mill-perspettiva tat-teorija tal-creep f'temperatura għolja ta 'materjali tal-metall, l-istruttura tal-kristall rikristallizzata ta' din l-istruttura ta 'koinċidenza ħoxna u twila tista' ttejjeb ħafna l-kapaċità tagħha li tirreżisti sagging f'temperaturi għoljin. Skont serje ta 'mikroskopija elettronika ta' trażmissjoni u riċerka u analiżi tal-ispettrometru tal-enerġija Auger li saru fis-snin sebgħin, intwera li l-formazzjoni tal-istruttura tal-kristall rikristallizzata tal-istruttura ta 'koinċidenza ħoxna u twila unika għall-wajer tat-tungstenu drogat hija relatata mill-qrib mal-kontenut tal-wajer tat-tungstenu drogat. Il-potassju huwa relatat mill-qrib. L-ammonti ta 'traċċa ta' potassju li jifdal fl-istrixxi tat-tungstenu drogati jiffurmaw ringieli tal-bużżieqa tal-potassju paralleli mal-assi tal-wajer waqt l-ipproċessar, li jfixkel it-tkabbir laterali tal-ħbub matul il-proċess ta 'rikristallizzazzjoni, u b'hekk jiffurmaw struttura ta' sovrapożizzjoni ħoxna u twila.
Is-sagging tal-filamenti tal-bozoz inkandexxenti mhux biss huwa relatat mal-kontenut ta 'elementi miżjuda u t-teknoloġija tal-ipproċessar fil-filament tat-tungstenu drogat, iżda wkoll mat-teknoloġija tal-ipproċessar matul il-proċess tal-produzzjoni tal-filament. Il-wajer tat-tungstenu iżomm ammont kbir ta 'tensjoni interna meta jinġibed f'filament lest, u meta jiġi mdawwar f'filament, jiġu ġġenerati stress interni ġodda ta' deformazzjoni irregolari fuq is-sezzjoni trasversali tal-wajer tat-tungstenu. Dawn it-tensjonijiet interni għandhom jiġu eliminati kompletament qabel ma l-filament jiġi installat fil-bozza. Inkella, il-filament jitgħawweġ, jiddeforma u jbaxxi meta l-bozza tibda taqbad. Sagging tal-filament se jnaqqas serjament l-effiċjenza luminuża tal-bozza.
② Prestazzjoni tat-temperatura tal-kamra. Il-prestazzjoni tat-temperatura tal-kamra tal-wajer tat-tungstenu hija riflessa fil-prestazzjoni tal-istralċ tal-wajer. Minħabba l-fluss tal-ipproċessar twil tal-wajer tat-tungstenu, jekk il-ġestjoni tal-proċess mhix tajba, huwa faċli għall-wajer tat-tungstenu li jipproduċi ħafna xquq żgħar jew isir fraġli lokalment, sabiex ikun faċli li jinkiser waqt l-istralċ. Il-ksur tal-wajer tal-istralċ ikkawżat minn xquq jidher fil-forma ta 'whiskers, filwaqt li l-ksur ikkawżat mill-fraġilità tal-wajer jidher fil-forma ta' pjani tal-kristall.
③Konsistenza tad-dijametru tal-wajer. Il-konsistenza fqira tad-dijametru tal-wajer tat-tungstenu hija raġuni importanti għad-devjazzjoni eċċessiva tal-parametri fotoelettriċi tal-bozoz inkandexxenti, u xi wħud jaffettwaw ukoll il-ħajja tas-servizz tal-bozza.
Storja tal-Iżvilupp
L-iżvilupp tal-industrija tal-filament tat-tungstenu kien marbut mill-qrib mal-industrija tal-bozoz tad-dawl mill-bidu. Wara kważi 30 sena ta 'riċerka, l-inġinier elettriku Brittaniku Joseph Swan għamel bozza tal-vakwu li tuża filamenti tal-karbonju biex tissaħħaħ u jarmu d-dawl f'Diċembru 1878. Madankollu, dan it-tip ta' bozza tad-dawl għandha nuqqasijiet serji, prinċipalment il-ħajja qasira tagħha. F'Ottubru 1879, Edison ipproduċa b'suċċess bozza tad-dawl inkandexxenti bl-użu tal-fibra tal-karbonju bħala filament. Kważi 20 sena wara (1897), il-wajer tal-karbonju ġie sostitwit b'wajer tal-osmju u wajer tat-tantalu. Madankollu, minħabba l-punti ta 'tidwib aktar baxxi ta' Os u Ta, it-temperatura operattiva u l-effiċjenza tad-dawl kienu baxxi.
Fl-1879, Edison esperimenta bil-filament tal-karbonju u użah għal mijiet ta 'sigħat. Għalkemm "karbonju" għandu punt ta 'tidwib għoli ħafna (3550 grad), għandu temperatura baxxa ta' "sublimazzjoni". Jissublima direttament minn stat solidu għal gassuż f'temperaturi baxxi, għalhekk huwa kkunsmat faċilment u għandu ħajja qasira ta 'servizz. U għandu jkun kompletament iżolat mill-arja (se jinħaraq fl-arja). Fil-preżent, kważi l-wajers tat-tungstenu kollha jintużaw b'punt ta 'tidwib ta' (3410 grad). Il-vantaġġ huwa li r-rata ta '"sublimazzjoni" tagħha hija aktar baxxa meta tkun aktar baxxa mill-punt tat-tidwib. Għalhekk, jista 'jissaħħan għal temperatura ogħla minn "filament tal-karbonju". Il-filament tat-tungstenu se jinħaraq ukoll fl-arja, għalhekk il-bozza trid tiġi evakwata.
Biex tiġi evitata s-sublimazzjoni tal-filament, gassijiet inerti huma injettati fil-bozza. Dawn il-gassijiet huma prinċipalment argon u ma fihomx ossiġnu. L-atomi tat-tungstenu parzjalment vaporizzati jistgħu jerġgħu lura għall-filament permezz ta 'ħabta. Għalkemm il-gass inert iżid il-ħajja tas-servizz tal-filament, jagħmel dan bi spiża. Il-preżenza ta 'gass inert fil-bozza tal-vakwu oriġinali żżid il-konduzzjoni tas-sħana u l-konvezzjoni, tieħu l-enerġija u b'hekk tnaqqas it-temperatura tal-ekwilibriju. Il-gass tat-tungstenu sublimat jifforma partiċelli dgħajfa fil-gass inert u jifforma wkoll tikek suwed fuq il-wiċċ ta 'ġewwa tal-bozza permezz tal-konvezzjoni.
Fl-1903, ibbażata fuq il-privattivi ta 'A. Just u F. Hannaman, l-Ungerija pproduċiet filamenti tat-tungstenu għall-ewwel darba. Issaħħan il-wajer tal-karbonju fil-fwar tat-tungstenu oxyhalide li fih idroġenu ħieles għal temperatura għolja permezz ta 'kurrent elettriku, sabiex il-karbonju jiġi sostitwit kompletament bit-tungstenu. Il-filament inkandexxenti prodott b'dan il-mod fih aktar jew inqas karbonju, li mhux biss huwa pjuttost fraġli, iżda wkoll isir dejjem aktar dens meta l-bozza tkun qed tintuża, għalhekk il-parametri elettriċi tal-filament se jinbidlu.
Fl-1904, Jester u Hannamen għarfu l-effett tal-karbonju fuq il-fraġilità, ħalltu binder mingħajr karbonju ma 'kompost tat-tungstenu, estrużuh f'filamenti, u mbagħad saħħnu fl-idroġenu biex inaqqsuh għal metall. Il-wajer tat-tungstenu prodott b'dan il-metodu huwa fraġli ħafna, iżda minħabba li l-effiċjenza tad-dawl tiegħu hija ħafna aħjar, issostitwixxa wajer tal-karbonju, wajer tal-osmju u wajer tat-tantalu biex isiru bozoz tad-dawl.
L-ebda wieħed mill-metodi ta 'hawn fuq ma jista' jipprepara wajer tat-tungstenu fin. Sabiex issolvi din il-problema, liga tat-tungstenu b'kontenut baxx ta 'nikil ġiet żviluppata fl-1907. Kienet ippreparata permezz ta' proċessar mekkaniku, iżda l-fraġilità severa tagħha xekkel l-applikazzjoni tagħha. Kien biss fl-1909 li WD Coolidge ta 'General Electric Company fl-Istati Uniti pproduċiet billetti tat-tungstenu permezz tal-metallurġija tat-trab, u mbagħad użaw proċessar mekkaniku biex jipproduċu wajers tat-tungstenu li kienu duttili f'temperatura tal-kamra, u b'hekk stabbilixxa l-pedament għall-industrija tal-ipproċessar tal-wajer tat-tungstenu. Il-pedament stabbilixxa wkoll il-pedament għall-metallurġija tat-trab.
Madankollu, dan il-filament tat-tungstenu "duttili" juri fraġilità sinifikanti wara li l-bozza tinxtegħel. Fl-1913, Pintsch ivvinta filament tat-tungstenu thoriated (kontenut ta 'ThO2 ta' 1% sa 2%), li naqqas ħafna l-fraġilità tal-filamenti inkandexxenti. Għall-ewwel, is-sagging tal-filament (ara l-prestazzjoni anti-sag tal-filament tat-tungstenu) ma kienx problema, minħabba li l-filament f'dan iż-żmien kien filament dritta, iżda wara l-1913, Langmuir biddel il-filament dritta għal filament spirali, għalhekk li meta l-bozza tad-dawl Waqt l-użu, it-temperatura operattiva għolja u l-piż mejjet jikkawżaw li l-filament sag, u jagħmilha diffiċli kemm għat-tungstenu pur kif ukoll għat-tungstenu thoriated biex jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-użu.
Sabiex issolvi l-problemi ta 'sagging tal-wajer tat-tungstenu u ħajja qasira, fl-1917, A. Pacz ivvinta wajer tat-tungstenu li "ma jiddeformax" taħt temperaturi għoljin. Għall-ewwel, huwa uża griġjol refrattarju biex ixwi WO3 meta jipprepara tungstenu pur. Huwa aċċidentalment skopra li l-spirali tal-wajer tat-tungstenu magħmul minn trab tat-tungstenu miksub bit-tnaqqis ta 'WO3 misterjuż li m'għadux sags wara rikristallizzazzjoni. Sussegwentement, wara 218-il verifika sperimentali ripetuti, fl-aħħar skopra li l-wajer tat-tungstenu magħmul biż-żieda tas-silikati tal-potassju u tas-sodju ma 'aċidu tungstiku (WO3·H2O), tnaqqis, ippressar, sinterizzazzjoni, ipproċessar, eċċ., Fforma ammont konsiderevoli ta' wajer tat-tungstenu wara. rikristallizzazzjoni. L-istruttura tal-qamħ oħxon la hija ratba u lanqas sagging. Dan huwa l-ewwel wajer tat-tungstenu mhux sag. L-iskoperta ta 'Perth stabbiliet il-pedament għall-produzzjoni ta' wajer tat-tungstenu mhux sag. Sal-lum, l-Istati Uniti għadha ssejjaħ wajer tat-tungstenu mhux sag "218 wajer tat-tungstenu" biex tfakkar din l-iskoperta importanti ta 'Perth.
Madankollu, l-ewwel filamenti tat-tungstenu mhux sag prodotti kienu aktar fraġli minn filamenti tat-tungstenu thoriated, għalhekk xi manifatturi tal-bozoz tad-dawl insistew li jużaw filamenti tat-tungstenu thoriated bħala filamenti. Madankollu, bl-iżvilupp u t-titjib kontinwu tal-proċess ta 'produzzjoni tal-filament tat-tungstenu mhux sag, in-nies gradwalment indunaw li ż-żieda ta' komposti ta 'K, Si, u Al ma' ossidu tat-tungstenu fl-istess ħin tista 'tagħmel il-filament tat-tungstenu jkollu prestazzjoni tajba kontra sag f' temperaturi għoljin, u fl-istess ħin, wara ripetut Wara l-kristallizzazzjoni, għandu duttilità sodisfaċenti tat-temperatura tal-kamra. Dan huwa dak li n-nies spiss isejħu "wajer tat-tungstenu AKS", jiġifieri "wajer tat-tungstenu mhux sag" jew "wajer tat-tungstenu drogat". T. Millner sejjaħ dan l-effett imtejjeb mhux sag fl-1931 "effett GK".
