Если правда, что одна удача сто неудач перетянет, то открытие технологии вытягивания вольфрамовой нити, может служить ярким тому подтверждением. Способ производства вольфрамовой нити, потерпевший столько неудач, стал поворотным моментом в развитии технологии порошковой металлургии.

История

Лампы накаливания, такие, как мы их знаем, появились в 1904 году. До этого источником света в лампах служили угольные электроды Более четверти века шел поиск подходящего материала, с тех пор, когда Свон в 1878 году впервые представил в Ньюкасле изобретенные им угольные лампы яркостью восемь и шестнадцать свечей,. В конце ХIХ в. фон Вельсбах из осмия (t°пл = 2700° С) изготовил металлическую нить накаливания. Осмиевые лампы были в 6 раз эффективнее и ярче угольных, однако, цена осмия, элемента платиновой группы, делала такие лампы чрезвычайно дорогими.

В 1903 году фон Болтон из фирмы «Сименс и Хальске» предложил для нитей накаливания тантал с t°пл 2996 °C. Танталовые лампы были в на 15% эффективнее осмиевых и даже начали внедряться в производство, но не выдержали конкуренции с появившейся годом позже вольфрамовой нитью накаливания. Лампы с вольфрамовыми нитями вытеснили с рынка все остальные лампы к 1911 году. Светоотдача вольфрама была в 2 раза выше, чем у осмия, а под высоким напряжением почти в 4 раза выше. Современные флуоресцентные лампы с катодом из вольфрама почти в 9 раз эффективнее и ярче осмиевых конца ХIХ в.

Развитие технологии получения вольфрамовой нити

Долгое время из-за значительной хрупкости вольфрама при нормальной температуре не удавалось вытянуть достаточно тонкую нить. Вначале Х. Х. века на «Сименс-Хальске» попытались применить технологию вытягивания, разработанную для тантала. Однако, вольфрам для этого оказался недостаточно ковкий. Позже был запатентован оригинальный способ, когда в водородной атмосфере возбуждением электрической дуги между вольфрамовыми электродами плавили вольфрамовую заготовку в графитовом тигле, покрытом изнутри вольфрамовой пудрой. Получались капли расплавленного вольфрама Ø 10 мм и до 30 мм длиной, которые после остывания подвергались дальнейшей обработке. Согласно другому патенту смешивали вольфрамовый порошок с органической пастой, полученную массу выдавливали сквозь фильеры и в инертной атмосфере отжигали. Получалась достаточно тонкая вольфрамовая нить. Одна из перспективных разработок выглядела так. Раскаляли угольную нить в атмосфере водорода и паров WCl₄. На поверхности нити осаждался вольфрам, который спекался с углеродом в виде карбида WC белого цвета. Нить повторно раскаляли в потоке водорода, который «вымывал» углерод, оставляя нить чистого вольфрама, аналогичную нити, полученную экструзией. Все перечисленные технологии старались максимально защитить вольфрам от окисления при нагреве, т.к. в противном случае зернистая структура нити делала её очень хрупкой. И в 1909 г. американец Кулидж сумел подобрать идеальный режим температурной и механической обработки вольфрама без использования наполнителя.

Современное производство

Исходным материалом служит вольфрамовый порошок высокой чистоты. Специальные мельницы размалывают исходное сырьё до мелкодисперсной пудры в атмосфере азота, чтобы избежать окисления поверхности нагретых трением частиц. Далее в стальных пресс-формах прессуют заготовки под давлением 5−25 кг/мм². Если сырьё некачественное, заготовка получается хрупкой. Чтобы избежать этого, в сырьё вводят легко окисляемый органический компонент. Следующий этап — спекание. Прессованные заготовки, их ещё называют штабики, имеют удельный вес — порядка 2/3 от плотности металлического вольфрама, поэтому их спекают при очень высокой температуре. Их помещают между контактами, охлаждаемыми водой, и в атмосфере сухого Н₂ пропускают электрический разряд, разогревая почти до точки плавления. При этом увеличиваются размеры кристаллических зерен, а сама заготовка достигает 95% плотности отливки. Заготовку проковывают при t° 1200−1500°С. На специальном стане спечённые штабики сдавливается молотом, при этом с каждым разом утончаются на 12%. Вольфрамовые зерна удлиняются и за счёт этого приобретается фибриллярная структура. После ковки нить протягивают сквозь алмазные сита. Диаметр получаемой нити ~13 мкм.

Процентный состав

Достоинства вольфрамовой нити

Вольфрам — самой тугоплавкий из металлов, его t° плавления +3422°C. Вольфрамовая нить жаростойка, имеет минимальный коэффициент температурного расширения, у нее очень высокое электросопротивление и светоотдача, высокое сопротивление температурной ползучести, хорошая теплопроводность.

Недостатки

Вольфрам относится к редким элементам земной коры. Сложность получения его в чистом виде и капризность вольфрама при обработке — все это сказывается на себестоимости вольфрамового нити.

Применение

Вольфрамовая нить востребована в электротехнике и радиоэлектронике из-за низкой упругости паров вольфрама при высоких рабочих температурах до 2500 °C. Тугоплавкость и исключительная светоотдача, делают такую нить незаменимой в лампах накаливания, кинескопах и прочих вакуумных трубках. Вольфрамовая нить (ГОСТ 19 671−91) марок ВА, ВЧ, ВРН предназначена не только для спиралей и тел накаливания. Из нее производят спиралеобразные и неспиралеобразные катоды электронных устройств и детали полупроводниковых приборов, петлевые подогреватели, сетки, мишенях рентгеновских трубок. Из марки ВРН делают вводы, траверсы и детали, не требующие легированного вольфрама.

Купить по выгодной цене

На складе Evek GmbH широкий выбор высококачественной вольфрамовой нити и вольфрамовой проволоки различных марок по цене, которая удовлетворит любого заказчика. Мы предлагаем хорошие условия для оптовых и розничных покупателей. При необходимости вас проконсультируют опытные менеджеры. Вся продукция сертифицирована Качество гарантируется строгим соблюдением технологических норм производства. Поставки — в самые сжатые сроки. При оптовых заказах предоставляются льготные скидки.