Perché così tanti tipi di filo di tungsteno?
La maggior parte dei filamenti di tungsteno vengono utilizzati nella produzione di filamenti per lampade a incandescenza al tungsteno e alogene e di elettrodi per lampade a scarica di gas. Poiché i requisiti per la qualità e la coerenza dei parametri ottici delle lampade sono diventati più severi, i produttori hanno imparato a migliorare le prestazioni dei filamenti aggiungendo piccole quantità di altri elementi. Queste aggiunte controllano la ricristallizzazione, migliorano la resistenza all'abbassamento, stabilizzano l'emissione di elettroni e adattano il filo ai requisiti speciali di campi particolari.
I principali tipi di filo di tungsteno e lega di tungsteno
La tabella seguente riassume i tipi di filo più comuni, i contenuti tipici di additivi e le loro principali applicazioni.
| Tipo | Contenuto aggiuntivo | Applicazione |
|---|---|---|
| Fili di tungsteno puro | Nessuno | Corpi riscaldanti, batterie di evaporazione, elettrodi e bobine HID, cavi, ganci, aste laterali |
| Fili di tungsteno drogati | 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,4% K2O | Filamenti incandescenti a bobina singola-, supporti, aste guida, prese di illuminazione |
| Fili di tungsteno drogati | 0,02-0,05% Al2O3, 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,55% K2O | Filamenti incandescenti a spirale-, supporti, tubi catodici, riscaldatori al tungsteno, elementi riscaldanti a evaporazione, filamenti fluorescenti |
| Fili di tungsteno drogato al torio | 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,55% K2O, 0,2-0,5% ThO2 | Fili caldi per tubi elettronici, elettrodi per saldatura, tiranti |
| Fili di tungsteno di torio | 1,0%, 1,5% o 2,0-2,5% ThO2 | Tubi catodici, elettrodi per lampade HID, fili caldi per il controllo delle emissioni, ganci e molle, elettrodi per saldatura |
| Fili di tungsteno-cerio | 1,5-3,0% CeO2 | Fili riscaldanti per tubi a impulsi, elettrodi per saldatura non-consumabili |
| Fili di tungsteno ittrio | 2.0-3.0% Y2O3 | Fili riscaldanti per tubi a impulsi, elettrodi per saldatura non-consumabili, elettrodi HID |
| Fili di tungsteno lantanato | 1,0-2,0% La2O | Elettrodi per saldatura non-consumabili |
| Fili di tungsteno-molibdeno | W-20Mo | Ganci luminosi, supporti, prese per illuminazione, riscaldatori per apparecchi sottovuoto |
| Fili di tungsteno-renio | 1,0-26,0% Ri | Filamenti per dispositivi a microonde, tubi a fascio elettronico, filamenti CRT |
Filo di tungsteno puro e drogato
Il filo di tungsteno puro non contiene additivi intenzionali. Mantiene le proprietà intrinseche del tungsteno, compreso il punto di fusione più alto di qualsiasi metallo a circa 3422 gradi C, alta densità e bassa pressione di vapore ad alta temperatura. Queste proprietà lo rendono adatto per corpi riscaldanti, bobine di evaporazione, gruppi di elettrodi e bobine HID, cavi, ganci e aste laterali, dove le condizioni operative non richiedono la speciale microstruttura prodotta dal drogaggio.
Il filo di tungsteno drogato, spesso descritto come filo non-sag, contiene aggiunte controllate di biossido di silicio e ossido di potassio, a volte con ossido di alluminio. Durante la lavorazione, il potassio forma bolle fini che fissano i confini dei grani e producono una microstruttura di grani allungati e ad incastro. Questa struttura resiste al cedimento e alla deformazione alle temperature operative estremamente elevate dei filamenti incandescenti. Il filo drogato è il materiale standard per filamenti incandescenti a-bobina singola e a spirale-, supporti, tubi catodici, riscaldatori al tungsteno, elementi riscaldanti ad evaporazione e filamenti per lampade fluorescenti.
Cavi-in terre rare e leghe refrattarie
Il biossido di torio migliora l'emissione di elettroni, quindi i fili di tungsteno toriato vengono utilizzati nei tubi catodici, negli elettrodi delle lampade a scarica ad alta intensità e negli elettrodi di saldatura. Gli ossidi di cerio, ittrio e lantanio forniscono funzioni simili di miglioramento delle emissioni-, spesso scelti per elettrodi di saldatura non consumabili e fili riscaldanti di tubi a impulsi. Il filo di tungsteno-molibdeno (W-20Mo) combina la resistenza del tungsteno con la duttilità migliorata del molibdeno per ganci, supporti e riscaldatori per dispositivi a vuoto. Il filo di tungsteno-renio, con 1,0-26,0% di renio, offre duttilità e resistenza alla ricristallizzazione significativamente migliori, rendendolo il materiale preferito per i filamenti nei dispositivi a microonde, nei tubi a fascio elettronico e nei filamenti CRT.
Come selezionare il filo di tungsteno giusto
Scegliere il tipo di filo in base alla temperatura operativa, al carico meccanico, ai requisiti di emissione e all'atmosfera. Per i filamenti delle lampade che devono mantenere la loro forma ad alta temperatura, seleziona un filo drogato anti-flessione. Per gli elettrodi che richiedono un'emissione di elettroni stabile, scegliere i tipi toriati, cerati o lantanati a seconda dell'applicazione e delle considerazioni normative. Per i servizi ad alta-temperatura che richiedono duttilità e resistenza alle vibrazioni, il tungsteno-renio è spesso la risposta. Confermare sempre con il fornitore l'esatto contenuto di additivo, la tolleranza del diametro e le condizioni della superficie rispetto all'applicazione prevista.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra filo di tungsteno puro e drogato?
Il filo di tungsteno puro non contiene additivi, mentre il filo drogato contiene piccole quantità di ossidi di silicio, potassio e alluminio che creano una struttura a grana non cedevole per i filamenti delle lampade ad alta-temperatura.
Cosa fa il doping AKS?
Il drogaggio AKS (alluminio, potassio, silicio) forma grani allungati ad incastro che resistono al cedimento e alla deformazione ad alta temperatura, prolungando la durata del filamento.
Perché viene aggiunto il torio al filo di tungsteno?
Il biossido di torio migliora l'emissione di elettroni e la stabilità dell'arco, motivo per cui il tungsteno toriato viene utilizzato nei catodi, negli elettrodi delle lampade HID e negli elettrodi di saldatura.
A cosa serve il filo di tungsteno-renio?
Il filo di tungsteno-renio viene utilizzato per filamenti in dispositivi a microonde, tubi a fascio elettronico e filamenti CRT dove sono richieste duttilità e resistenza alla ricristallizzazione.
Quale filo di tungsteno viene utilizzato per gli elettrodi di saldatura TIG?
I fili di tungsteno toriati, cerati, lantanati e ittriati sono tutti utilizzati per elettrodi di saldatura non- consumabili, con la scelta che dipende dalle prestazioni di emissione e dall'applicazione.
Qual è il punto di fusione del tungsteno?
Circa 3422 gradi C, il più alto tra tutti i metalli, motivo per cui il filo di tungsteno può funzionare in applicazioni per lampade e forni a temperature estreme.