Por que tantos tipos de fio de tungstênio?
A maioria dos filamentos de tungstênio é usada na produção de filamentos de lâmpadas incandescentes de tungstênio e halogênio e eletrodos de lâmpadas de descarga de gás. À medida que os requisitos de qualidade e consistência dos parâmetros ópticos das lâmpadas se tornaram mais rigorosos, os fabricantes aprenderam a melhorar o desempenho do filamento adicionando pequenas quantidades de outros elementos. Estas adições controlam a recristalização, melhoram a resistência à flexão, estabilizam a emissão de elétrons e adaptam o fio aos requisitos especiais de campos específicos.
Os principais tipos de fio de tungstênio e liga de tungstênio
A tabela abaixo resume os tipos de fios comuns, os teores típicos de aditivos e suas principais aplicações.
| Tipo | Conteúdo aditivo | Aplicativo |
|---|---|---|
| Fios de tungstênio puro | Nenhum | Corpos de aquecimento, bobinas de evaporação, eletrodos e bobinas HID, fios condutores, ganchos, hastes laterais |
| Fios de tungstênio dopados | 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,4% K2O | Filamentos-incandescentes de bobina única, suportes, hastes-guia, tomadas de iluminação |
| Fios de tungstênio dopados | 0,02-0,05% Al2O3, 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,55% K2O | Enrolados-filamentos incandescentes em bobina, suportes, tubos catódicos, aquecedores de tungstênio, elementos de aquecimento por evaporação, filamentos fluorescentes |
| Fios dopados de tungstênio e tório | 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,55% K2O, 0,2-0,5% ThO2 | Fios quentes para tubos de elétrons, eletrodos de soldagem, tirantes |
| Fios de tungstênio de tório | 1,0%, 1,5% ou 2,0-2,5% ThO2 | Tubos catódicos, eletrodos de lâmpadas HID, fios quentes de controle de emissão, ganchos e molas, eletrodos de soldagem |
| Fios de tungstênio-cério | 1,5-3,0% CeO2 | Fios de aquecimento de tubo de pulso, eletrodos de soldagem não{0}}consumíveis |
| Fios de ítrio e tungstênio | 2.0-3.0% Y2O3 | Fios de aquecimento de tubo de pulso, eletrodos de soldagem não{0}}consumíveis, eletrodos HID |
| Fios de tungstênio lantanados | 1,0-2,0% La2O | Eletrodos de soldagem não{0}}consumíveis |
| Fios de tungstênio-molibdênio | W-20Mo | Ganchos de luz, suportes, tomadas de iluminação, aquecedores de dispositivos a vácuo |
| Fios de tungstênio-rênio | 1,0-26,0% Re | Filamentos para dispositivos de microondas, tubos de feixe de elétrons, filamentos CRT |
Fio de tungstênio puro e dopado
O fio de tungstênio puro não contém aditivos intencionais. Ele retém as propriedades intrínsecas do tungstênio, incluindo o ponto de fusão mais alto de qualquer metal a cerca de 3.422 graus C, alta densidade e baixa pressão de vapor em alta temperatura. Essas propriedades o tornam adequado para corpos de aquecimento, bobinas de evaporação, eletrodos HID e conjuntos de bobinas, fios condutores, ganchos e hastes laterais, onde as condições de operação não exigem a microestrutura especial produzida pela dopagem.
O fio de tungstênio dopado, frequentemente descrito como fio não{0}}sag, contém adições controladas de dióxido de silício e óxido de potássio, às vezes com óxido de alumínio. Durante o processamento, o potássio forma bolhas finas que fixam os limites dos grãos e produzem uma microestrutura de grãos alongados e interligados. Esta estrutura resiste à flacidez e à deformação nas temperaturas operacionais extremamente altas dos filamentos incandescentes. O fio dopado é o material padrão para filamentos incandescentes de-bobina simples e-de bobina simples, suportes, tubos catódicos, aquecedores de tungstênio, elementos de aquecedor de evaporação e filamentos de lâmpadas fluorescentes.
Fios de liga-rara e refratária
O dióxido de tório melhora a emissão de elétrons, portanto, fios de tungstênio toriados são usados em tubos catódicos, eletrodos de lâmpadas de descarga de alta intensidade e eletrodos de soldagem. Os óxidos de cério, ítrio e lantânio fornecem funções semelhantes de-aumento de emissão, geralmente escolhidos para eletrodos de soldagem não{2}}consumíveis e fios de aquecimento de tubo de pulso. O fio de tungstênio-molibdênio (W-20Mo) combina a resistência do tungstênio com a ductilidade aprimorada do molibdênio para ganchos, suportes e aquecedores de dispositivos a vácuo. O fio de tungstênio-rênio, com 1,0-26,0% de rênio, oferece ductilidade e resistência à recristalização significativamente melhores, tornando-o o material preferido para filamentos em dispositivos de micro-ondas, tubos de feixe de elétrons e filamentos CRT.
Como selecionar o fio de tungstênio correto
Escolha o tipo de fio de acordo com a temperatura operacional, carga mecânica, requisitos de emissão e atmosfera. Para filamentos de lâmpadas que precisam manter seu formato em altas temperaturas, selecione fio dopado sem-flexão. Para eletrodos que exigem emissão de elétrons estável, escolha os tipos toriado, ceriado ou lantanado, dependendo da aplicação e das considerações regulatórias. Para serviços-de alta temperatura que exigem ductilidade e resistência à vibração, o tungstênio-rênio costuma ser a resposta. Sempre confirme o conteúdo exato do aditivo, a tolerância do diâmetro e a condição da superfície com o fornecedor em relação à aplicação pretendida.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre fio de tungstênio puro e dopado?
O fio de tungstênio puro não contém aditivos, enquanto o fio dopado contém pequenas quantidades de óxidos de silício, potássio e alumínio que criam uma estrutura de grão não-flácida para filamentos de lâmpadas-de alta temperatura.
O que o doping AKS faz?
A dopagem AKS (alumínio, potássio, silício) forma grãos alongados e interligados que resistem à flacidez e à deformação em altas temperaturas, prolongando a vida útil do filamento.
Por que o tório é adicionado ao fio de tungstênio?
O dióxido de tório melhora a emissão de elétrons e a estabilidade do arco, razão pela qual o tungstênio toriado é usado em cátodos, eletrodos de lâmpadas HID e eletrodos de soldagem.
Para que é usado o fio de tungstênio-rênio?
O fio de tungstênio-rênio é usado para filamentos em dispositivos de micro-ondas, tubos de feixe de elétrons e filamentos CRT onde ductilidade e resistência à recristalização são necessárias.
Qual fio de tungstênio é usado para eletrodos de soldagem TIG?
Fios de tungstênio toriado, ceriado, lantanado e ytriado são usados para eletrodos de soldagem não{0}}consumíveis, com a escolha dependendo do desempenho de emissão e da aplicação.
Qual é o ponto de fusão do tungstênio?
Cerca de 3.422 graus C, o mais alto de todos os metais, razão pela qual o fio de tungstênio pode operar em aplicações de lâmpadas e fornos em temperaturas extremas.