Volframil on kaubanduses kasutatavate metallide kõrgeim sulamistemperatuur, 3410 kraadi Celsiuse järgi, ja see ainus omadus seletab enamikku selle tööstuslikke rakendusi. Sellel on ka tulekindlate metallide suurim tihedus (umbes 19,25 grammi kuupsentimeetri kohta), madalaim aururõhk ja soojuspaisumistegur ligikaudu 4,5 x 10^-6 kelvini kohta, mis on lähedane lambiümbristes kasutatavate boorsilikaatklaaside omale. Need omadused koos muutsid volframi materjaliks, mis muutis hõõglambi uudishimust praktiliseks tooteks, ja need on endiselt aluseks selle kasutamisele lambikiududes, keevituselektroodides, aurustumisallikates ja kõrge temperatuuriga ahju riistvaras.
Juhtmete tüübid ja lisandite süsteemid
Volframtraati tarnitakse mitmes perekonnas, mis eristuvad terastruktuuri ja emissiooni käitumist kontrollivate lisandite poolest. Lisandisüsteemid ei ole dekoratiivsed; need määravad, kas hõõgniit vajub, kas elektrood lööb usaldusväärselt kaare ja kui kaua see osa temperatuuril püsib.
| Traadi tüüp | Lisand | Tüüpiline rakendus |
|---|---|---|
| Puhas volframtraat | Mitte ühtegi | Kütteelemendid, aurustusspiraalid, tühjenduselektroodid, juhttraadid, konksud ja külgvardad |
| Legeeritud volframtraat | 0,2-0,4% SiO2 koos 0,3-0,4% K2O-ga; 0,02-0,05% Al2O3 | Hõõgniit ja tugitraat hõõglampidele ja mähis{0}}spiraallampidele, katoodtorudele, aurustuskuumutitele |
| Legeeritud tooriaadiga volframtraat | 0,2-0,4% SiO2, 0,3-0,55% K2O ja 0,2-0,5% ThO2 | Kuumad juhtmed elektrontorudele, keevituselektroodidele |
| Thoriated volframtraat | 1,0%, 1,5% või 2,0-2,5% ThO2 | Katoodtorud, suure intensiivsusega lahenduselektroodid, emissioonikontrolli kuumad juhtmed, konksud ja vedrud |
| Tsereeritud ja ütreeritud volframtraat | 1,5-3,0% CeO2; 2,0-3,0% Y2O3 | Impulsstoru kuumutustraat, mittetarbitavad keevituselektroodid, lahenduslambi elektroodid |
| Lanthanated volframtraat | 1,0-2,0% La2O3 | Mittetarbitavad keevituselektroodid- |
| Volfram{0}}molübdeentraat | W-20Mo | Tugikonksud, lambiväljundid, vaakumseadmete küttekehad |
| Volfram{0}}reeniumtraat | 1,0-26,0% Re | Lambi hõõgniidid, mikrolaineseadmete hõõgniidid, elektronkiiretoru hõõgniidid |
Miks doping muudab tulemuslikkust
Legeeritud volframtraadis sisalduvad kaalium- ja alumiiniumlisandid ei jää lihtsateks oksiidideks. Paagutamise ja tõmbamise ajal moodustavad need piklikud mullid, mis kinnitavad tera piirid piki traadi telge, tekitades blokeeriva terastruktuuri, mida tuntakse mitte-vajuva volframina. Puhas volframniit rekristalliseerub kõrgel temperatuuril võrdseteks teradeks, vajub seejärel oma raskuse all alla ja läheb rikki. Legeeritud struktuur on sellele roomamisele vastupidav, mistõttu on lambi hõõgniidid valmistatud pigem legeeritud, mitte puhtast volframist ja miks on ostutellimusel lisandi spetsifikatsioon. Tooriumoksiidi lisandid toimivad erinevalt: need vähendavad pinna tööfunktsiooni, mistõttu traat kiirgab kergemini elektrone ja lööb madalama pingega kaare, mistõttu domineerib elektrontorudes ja volframist inertgaasiga keevituselektroodides toorium-volfram.
Standardid ja tootevormid
Volfram on määratletud pigem toote vormi kui ühe materjali standardi järgi. ASTM B760 hõlmab volframplaati, lehte ja fooliumi, määratledes veskitoodete mõõtmed, tolerantsid ja mehaanilised nõuded. ASTM B777 hõlmab volfram-põhilisi suure tihedusega metalle, kahe-faasilisi materjale, mis ühendavad volframi nikkel-raua või nikkel-vasega sideainetega, tavaliselt vahemikus 90% kuni 97% volframi; neid kasutatakse seal, kus tuleb ühendada suur tihedus ja töödeldavus, näiteks kiirgusvarjestuses, vastukaaludes ja kineetilistes rakendustes. Traadi puhul määravad ostjad läbimõõdu, tolerantsi, tõmbetugevuse ja sirguse koos lisandisüsteemiga, sest kaks identse läbimõõduga, kuid erineva lisandiga traati on erinevad tooted. Reeniumi{12}}kandvad sulamid on määratletud seal, kus plastilisus pärast ümberkristallimist on oluline, kuna reenium vähendab märkimisväärselt plastilisuse -hapraks üleminekutemperatuuri{14}}.
Rakendused peale filamentide
Kaasaegne valgustus kulutab endiselt volframtraati, kuid suurimad mahud lähevad nüüd tööstuslikule riistvarale. Volframit kasutatakse aurustuspoolide ja paatide vaakummetalliseerimisel, kütteelementide ja kiirguskaitsete jaoks kõrgtemperatuurilistes ahjudes, kus metallelement peab taluma üle 2000 kraadi Celsiuse järgi, lahenduslambi elektroodide ja mittekuluvate kaarkeevituselektroodide jaoks. Vask-volfram ja hõbe-volframkomposiidid, mis on toodetud pigem infiltratsiooni kui sulamise teel, toimivad elektrikontaktidena ja takistuskeevituselektroodidena, kuna need ühendavad volframikaare erosioonikindluse juhtiva metallmaatriksiga. Kroom-volfram ja muud volframterased jäävad ferrosulamite tarneahelas väiksemaks, kuid väljakujunenud väljapääsuks.
Hanke märkused
Kolm parameetrit määravad, kas volframtraadi tellimus toimib ootuspäraselt. Läbimõõdu tolerants määrab, kas hõõgniit sobib mähise tööriistaga. Tõmbetugevus ja pikenemine määratud läbimõõduga ennustavad käitlemise purunemist kerimise ja kokkupanemise ajal. Lahuse sisu ja levitamine määravad käitumise kõrgel-temperatuuril. Kuna legeeritud mullide struktuur sõltub termomehaanilisest töötlemise ajaloost, on volframtraadi puhul sama protsessi marsruudi hankimine järjekindlalt olulisem kui enamiku tulekindlate metalltoodete puhul. Ostjad peaksid sertifikaadil küsima lisandite analüüsi ja ümberkristallimise käitumist, selle asemel, et nõustuda spetsifikatsiooniga, milles on märgitud ainult puhtus ja läbimõõt.
Korduma kippuvad küsimused
Q:Miks kasutatakse lambikiudude jaoks volframit?
V: Sellel on kõigi kaubanduslike metallide kõrgeim sulamistemperatuur 3410 kraadi Celsiuse järgi, madalaim aururõhk ja soojuspaisumistegur umbes 4,5 x 10^-6 kelvini kohta, mis sobib borosilikaatklaasist ümbristega.
Q:Mis on mitte-volframtraat?
V: Legeeritud volframtraat, mis sisaldab 0,2-0,4% SiO2 koos 0,3–0,4% K2O-ga ja väikeste lisanditega Al2O3. Lisandid moodustavad piklikud mullid, mis kinnitavad terade piire, andes libisemiskindla haarduva terastruktuuri, mitte longus, samateljelise struktuuriga.
Q:Mis vahe on toor-, tseriidi- ja lantaan-volframelektroodidel?
V: Thoriated elektroodid sisaldavad 1,0% kuni 2,5% ThO2 ja pakuvad kõige lihtsamat kaarkäivitust; tsementeeritud ja ütriidiga tüübid kasutavad 1,5-3,0% CeO2 või 2,0–3,0% Y2O3 ja lantaansed tüübid kasutavad 1,0–2,0% La2O3, kõik mittetarbivate keevitusteenuste jaoks.
Q:Millised ASTM-i standardid kehtivad volframveski toodetele?
V: ASTM B760 katab volframplaati, lehte ja fooliumi ning ASTM B777 katab volfram-kõrge tihedusega põhimetalle nikkel-raua või nikkel-vasksideainetega, tavaliselt vahemikus 90% kuni 97% volframi.
Q:Miks kasutada volfram{0}}reeniumtraati?
V: Reeniumi lisamine 1,0% kuni 26,0% alandab plastilisuse -hapraks üleminekutemperatuuri-, nii et traat elab pärast ümberkristallimist üle käsitsemise ja termilise tsükli, mis on oluline elektronkiiretoru ja mikrolaineseadme filamentide jaoks.
Q:Mida peaks volframtraadi ostmise spetsifikatsioon sisaldama?
V: Läbimõõt ja tolerants, tõmbetugevus ja venivus, sirgus, lisandisüsteem ja selle analüüs ning ümberkristallimiskäitumine, kuna protsessi ajalugu, mitte puhtus üksi, määrab kõrge{0}}temperatuuri.