用鎢絲做燈絲是利用了鎢的物理性質,其物理性質可分為兩種。一是鎢的高電阻性:鎢絲的電阻較大,在同等通電條件下,鎢相較其它金屬產生的熱量較多。另一種是鎢的高熔點性:燈絲發(fā)光時的溫度高達2千多攝氏度,鎢的熔點高達3千4百多攝氏度,用鎢絲做燈絲能有效防止因溫度過高而融化。鎢絲的特性:1.鎢絲熔點高,可以達到一般燈絲的所需溫度。燈絲發(fā)光時的溫度高達2000多攝氏度,在這樣的溫度下,一般的金屬都已經融化了,只有鎢的熔點高達3400多攝氏度。2.鎢絲由于電阻較大,導致導電性差。在同等通電時間的情況下,鎢相較其他金屬產生的熱量較多。3.抗氧化能力強,鎢絲不會與空氣中的其它物質發(fā)生變化,增強了鎢絲的壽命。為保持阻值不變,就要延長燈絲的長度,這樣就必須把燈絲做螺旋狀。釷鎢絲
鎢絞絲作為白熾燈泡的燈絲和電真空器件,其工作溫度通常在2000℃以上,因此在高溫和鎢絞絲自重的作用下,由于材料強度下降和晶界滑移而產生下垂。為了確保燈絲在高溫下的形狀或尺寸穩(wěn)定性,要求鎢絲必須具備良好的高溫抗下垂能力。這種能力與鎢絲的再結晶溫度和再結晶后晶粒的幾何形狀密切相關。對于摻雜有鉀、鋁、硅的鎢絲,由于具有較高的再結晶溫度,并且再結晶后形成一種長寬比比較大的再結晶晶粒,同時晶粒之間呈燕尾搭接,這種結構使晶界的大部分與絲軸平行或近似平行,從而明顯提高了鎢絲的高溫抗下垂能力。射頻鎢絲訂做鎢的碳化物具有高的硬度、耐磨性和難熔性。
金屬鎢具有熔點高、蒸發(fā)率低,在可見光區(qū)有較高的選擇輻射、高溫下機械強度高、電阻系數(shù)大、較易加工成型等優(yōu)點,故此,現(xiàn)代白熾燈都采用金屬鎢作為發(fā)光體。燈用鎢絲是用粉末冶金方法加工制作的。先將鎢砂(WO3)經氫氣還原制得金屬鎢粉,壓制成鎢條放在氫氣爐中直接通電進行燒結(燒結溫度在3100℃左右)制成鎢的金屬棒,然后用旋錘機鍛造,通過金剛石細孔,多次拉拔成細絲,并卷曲成螺紋狀鎢絲。拉制出來的鎢絲具有纖維結構,但其溫度到1100—1300℃,會發(fā)生再結晶現(xiàn)象,使纖維結構遭到破壞。當溫度達到1500—1600℃時,則晶粒發(fā)生長大,使鎢變脆,并引起高溫下垂。由于實際應用中鎢絲的工作溫度一般高達2400K—2600K以上,為改進鎢絲質量,在燒結過程中常加添加劑,如Na2O,K2O,SiO2,ThO等,以改變鎢絲的再結晶組織,提高高溫抗蠕變能力與鎢絲的高溫抗下垂能。
鎢絲的生產大都用仲鎢酸銨(APT)作原料。一般的工藝過程是將仲鎢酸銨在500℃左右的空氣中焙燒成三氧化鎢,或在450℃左右的氫氣中輕微還原成藍色氧化鎢。制作白熾燈燈絲的鎢絲需要在三氧化鎢或藍色氧化鎢中摻入少量的氧化鉀、氧化硅和氧化鋁,三者用量總和不超過1%,這就是巴茲在1922年發(fā)明的鎢絲摻雜工藝。經過摻雜處理的鎢的氧化物用氫氣還原成金屬鎢粉。還原過程一般分兩步進行:第1步在630℃左右還原成二氧化鎢(棕色氧化鎢),第二步在820℃左右還原成金屬鎢粉。兩步還原的目的是使摻入的鉀充分發(fā)揮作用和控制粉末粒度。這樣取得的摻雜鎢粉再在一種特制的模子中壓制成細長的方條。把方條在氫氣中通電,用自電阻加熱(溫度達3000℃左右)的方法進行燒結,燒結后鎢條的密度可達到理論值的85%以上。這種鎢條便可以用旋鍛方法加工成直徑為3mm左右的鎢桿,然后進一步用模子拉拔的方法加工成各種不同粗細的鎢絲。鎢絲主要用于白熾燈、鹵鎢燈等電光源中。
鎢絲表面涂有石墨乳,呈較均勻的黑色,去掉石墨乳呈金屬光澤。用途:1、制造電光源和電真空零件;2、用作高溫發(fā)熱體和高溫結構零件;3、用來制作真空蒸鍍用的鎢螺旋;鎢的碳化物具有高的硬度、耐磨性和難熔性。這些合金含有85%——95%的碳化鎢和5%——14%的鈷,鈷是作為粘結劑金屬,它使合金具有必要的強度。主要用于加工鋼的某些合金中,還含有鈦、鉭和鈮的碳化物。所有這些合金都是用粉末冶金法制造的。當加熱到1000——1100℃時,它們仍具有高的硬度和耐磨性。硬質合金刀具的切削速度遠遠地超過了比較好的工具鋼刀具的切削速度。硬質合金主要用于切削工具、礦山工具和拉絲模等。對用作氣體放電燈陰極的鎢絲或鎢桿,為降低其電子逸出功,須加入0.5~3%的釷,稱為鎢釷絲。射頻鎢絲訂做
從鎢粉到鎢絲需要經過以下步驟:模壓、預燒結、完全燒結、擠鍛壓加工 、拉拔。釷鎢絲
白熾燈鎢絲斷裂問題的分析:燈絲的“升華”變細機制。燈絲在高溫下“升華”變細的原因主要有兩個方面,一個是“水循環(huán)”破壞作用造成,另一個由鎢本身的物理性質蒸氣壓所致。(1)燈泡經抽氣后,不可能達到一定真空,不免有殘留氧氣和水蒸氣吸附在燈絲上,在白熾的情況下發(fā)生化學反應。a、水蒸氣在白熾燈絲上離解為氫和氧b、氧和鎢反應,能形成易揮發(fā)的氧化物,從燈絲上蒸發(fā)出來,而沉積在泡壁上。c、從燈絲上擴散出來的H與泡壁上的氧化鎢進行還原反應這些過程的進行,其結果使鎢從燈絲遷移;到泡壁上,而水始終保持恒定,與鎢絲不斷作用形成“水循環(huán)”的破壞作用,燈絲就這樣變細,又由于“升華”的隨機性,使鎢絲表面變得粗糙甚至帶有缺口(毛刺),進一步加強了鎢絲的脆性敏感,結尾變細的燈絲不能承受機械載荷或震動而斷裂,或者在局部處因燈絲變細、電阻相對。變大,溫度變高,易達到熔點而燒斷。釷鎢絲
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