تاریخچه سیم تنگستن

تنگستنسیم رشته ای است که از آهنگری و کشیدن میله های تنگستن ساخته می شود. سیم تنگستن به دلیل خواص عالی آن از طیف وسیعی از کاربردها برخوردار است. به عنوان مثال، رشته های تنگستن در منابع نور الکتریکی مانند لامپ های رشته ای و هالوژن استفاده می شود. در این مقاله به تاریخچه سیم تنگستن خواهیم پرداخت.

توسعه صنعت فیلامنت تنگستن از ابتدا با صنعت لامپ نوری مرتبط بوده است.

در سال 1878، ادیسون لامپ فیلامنت کربنی را اختراع کرد. اما این نوع لامپ دارای کاستی های جدی است که عمدتاً عمر کوتاه آن است. ادیسون در سال 1879 با سیم کربنی آزمایش کرد و صدها ساعت از آن استفاده کرد. اگرچه "کربن" نقطه ذوب بالایی دارد (3550 درجه)، دمای "تععید" آن بسیار پایین است. در دماهای پایین مستقیماً از حالت جامد به حالت گازی تصعید می شود، بنابراین به راحتی مصرف می شود، عمر مفید آن کوتاه است و باید کاملاً از هوا جدا شود (در هوا می سوزد).

نزدیک به 20 سال بعد (1897)، سیم کربنی با سیم اسمیوم و سیم تانتالیوم جایگزین شد، اما به دلیل پایین بودن نقطه ذوب Os و Ta، دمای عملیاتی و بازده نور کمتر بود.

در سال 1903، طبق پتنت A.Just و F.Hannaman، اولین سیم تنگستن در مجارستان تولید شد. در سال 1904، A. Just و F. Hannaman از یک بایندر بدون کربن مخلوط با یک ترکیب تنگستن، اکسترود شده به رشته‌ها و سپس حرارت دادن در هیدروژن برای تبدیل آنها به فلز استفاده کردند. سیم تنگستن ساخته شده با این روش بسیار شکننده است، اما چون بازده نوری آن بسیار بهتر است، برای ساخت لامپ جایگزین سیم کربن، سیم اسمیوم و سیم تانتالیوم شده است.

هیچ یک از روش های فوق نمی تواند سیم تنگستن ریز را تهیه کند. برای حل این مشکل در سال 1907 آلیاژ تنگستن با مقدار نیکل کم معرفی شد. با فرآوری مکانیکی تهیه می شود، اما شکنندگی شدید آن مانع از کاربرد آن می شود.

در سال 1913، Pinch رشته تنگستن thoriated (میزان ThO2: 1٪ تا 2٪) را اختراع کرد که شکنندگی رشته های لامپ رشته ای را تا حد زیادی کاهش داد. در ابتدا، افتادگی فیلامنت مشکلی ندارد زیرا فیلامنت در این نقطه مستقیم است. اما پس از سال 1913، لانگمویر سیم مستقیم را به سیم مارپیچ تغییر داد. به این ترتیب، زمانی که لامپ در حال استفاده است، دمای کار بالا و وزن مرده باعث افتادگی فیلامنت می‌شود و تنگستن خالص و تنگستن thoriated دشوار است که شرایط استفاده را برآورده کند.

به منظور حل مشکلات افتادگی سیم تنگستن و عمر کوتاه، در سال 1917، A. Pacz یک سیم تنگستن اختراع کرد که در دماهای بالا "تغییر شکل نمی دهد". اما اولین رشته‌های تنگستن بدون افتادگی شکننده‌تر از رشته‌های تنگستن thoriated بودند، بنابراین برخی از تولیدکنندگان لامپ بر استفاده از رشته‌های تنگستن thoriated اصرار داشتند.

با این حال، با توسعه و بهبود مستمر فرآیند تولید سیم تنگستن بدون لجن، مردم به تدریج متوجه شدند که افزودن ترکیبات K، Si و Al به اکسید تنگستن به طور همزمان می‌تواند باعث شود که سیم تنگستن در دماهای بالا مقاومت خوبی در برابر افتادگی داشته باشد. این همان چیزی است که مردم اغلب آن را "سیم تنگستن AKS" می نامند که به معنای "سیم تنگستن بدون افت" یا "سیم تنگستن دوپ شده" است.