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鎢絲
用于白熾燈等電光源中的材料
基本信息
| 中文名 | 鎢絲 |
| 外文名 | Tungsten Wire |
| 用途 | 用于燈泡中作各種發(fā)光體 |
| 特點(diǎn) | 熔點(diǎn)高，電阻率大，強(qiáng)度好 |
| 熔點(diǎn) | (3410℃), |
| 電阻率 | 5.3*10^-8 |
| 密度 | 19.3g/cm3 |
| 含量 | W≥99.95% |
收起
簡(jiǎn)介
鎢絲
最佳材料。但鎢的硬度大且脆，很難加工。當(dāng)電流通過鎢絲被加熱到一定溫度，鎢絲的電阻值也就增加到一定值(一般金屬絲的電阻值隨溫度升高而增加)。在常溫下此物電阻應(yīng)為1370℃-2000℃但是當(dāng)鎢絲的橫截面積長(zhǎng)度發(fā)生改變時(shí)此電阻值既會(huì)變化。1909年，庫利奇發(fā)明了鎢絲的加工工藝，為白熾燈泡的生產(chǎn)和推廣起了決定性的作用，其基本原理一直沿用到今天。
規(guī)格
牌號(hào) 特性及用途
WB001：繞制性能好，不下垂，適合于普通白熾燈、雙螺旋或三螺旋熒光燈、節(jié)日燈、支架絲等。
WB150：耐高溫性能好，加工性能優(yōu)良，適用于鹵素?zé)?、又螺旋白熾燈等?/span>
制作
三氧化鎢，或在450℃左右的氫氣中輕微還原成藍(lán)色氧化鎢。制作白熾燈燈絲的鎢絲需要在三氧化鎢或藍(lán)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(jīng)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(jìn)行：第一步在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(xì)長(zhǎng)的方條。把方條在氫氣中通電，用自電阻加熱(溫度達(dá)3000℃左右)的方法進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后鎢條的密度可達(dá)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(jìn)一步用模子拉拔的方法加工成各種不同粗細(xì)的鎢絲。例如220V、15W的白熾燈用的鎢絲直徑約為15μm，而 10000W的溴鎢燈用的鎢絲直徑約為1.25mm。更細(xì)的鎢絲如 220V、10W的白熾燈鎢絲直徑約為12μm，則要采用電解腐蝕的方法來制作。
當(dāng)鎢絲的直徑達(dá)到微米級(jí)時(shí)，用常規(guī)的卡尺很難精確地測(cè)定其直徑。因此，國際上通常將直徑在0.2mm以下的鎢絲用其切長(zhǎng)為200mm絲段的重量來表示絲的粗細(xì)，例如上述15W白熾燈鎢絲的直徑可以用0.679mg/200mm來表示。
應(yīng)用
鎢絲
鎢絲一旦經(jīng)高溫使用發(fā)生再結(jié)晶以后就變得很脆，在受沖擊或震動(dòng)的情況下極易斷裂。在一些要求高可靠性的電光源產(chǎn)品中，為防止燈絲的斷裂，常在摻雜鎢絲中加入3～5％的錸，稱為鎢錸絲，它可以使鎢的延脆轉(zhuǎn)變溫度下降到室溫或室溫以下。這是一種很奇特的錸效應(yīng)，至今還未發(fā)現(xiàn)一種元素能代替錸，在鎢中產(chǎn)生同樣效應(yīng)。
鎢在常溫下有較好的耐酸、堿能力，但在潮濕的空氣中易被氧化，所以細(xì)鎢絲不能在潮濕環(huán)境中貯存過久。另外鎢在1200℃上下就開始與碳起反應(yīng)生成鎢的碳化物，所以對(duì)燈絲的燒氫處理要注意這個(gè)問題，否則鎢與其表面的石墨潤(rùn)滑劑起反應(yīng)，則燈絲就要變脆斷裂。
熱輻射
物體熱輻射會(huì)產(chǎn)生各種不同頻率（波長(zhǎng)）的電磁波。對(duì)于鎢絲而言，射入表面的電磁波幾乎百分之百會(huì)被吸收。（吸收與輻射系數(shù)為1）對(duì)于鎢絲而言，射入表面的電磁波幾乎百分之百會(huì)被吸收（吸收與輻射系數(shù)為1）因此其熱輻射接近頻譜只與溫度有關(guān)的黑體輻射。因此其熱輻射接近頻譜只與溫度有關(guān)的黑體輻射。
鎢絲燈的優(yōu)缺點(diǎn)
鎢絲
1、生產(chǎn)過程中和使用廢棄后有汞污染，目前西方國家對(duì)汞污染是相當(dāng)?shù)闹匾暋?/span>
2、由于是玻璃制品，易破碎，不好運(yùn)輸。不好安裝。
3、其耗電量還是嫌大了些。
4、容易損壞，壽命短，節(jié)能不省錢這句話就是它的最好寫照。
區(qū)別鏑
鎢絲
什么的，一般都在5600K左右。鎢絲燈的色溫是3200K!這是二者最大的區(qū)別，鏑燈是白光，鎢絲燈是黃光，鏑燈用得多，型號(hào)不一樣,，以ARR的燈具為準(zhǔn)，鏑燈包括：200W、575W、2000W、2500W、4000W、6000W、12000W還有新型的PAR燈，也屬于鏑燈類,200PAR、575PAR、1200PAR、4000PAR、6000PAR、12000PAR鎢絲燈包括：50W、300W、650W、1000W、2000W、5000W、24000W!
化學(xué)成分
型號(hào) | 鎢含量 | 雜質(zhì)元素含量 | 生產(chǎn)廠家 | |
總計(jì) | 每個(gè) | |||
WAL1, WAL2 | ≥99.95% | ≤0.05% | ≤0.01% | |
W1 | ≥99.95% | ≤0.05% | ≤0.01% | |
W2 | ≥99.92% | ≤0.08% | ≤0.01% | |
注：鉀不計(jì)入雜質(zhì)含量。 | ||||
發(fā)展歷史
鎢絲工業(yè)的發(fā)展從一開始就是同照明 燈泡工業(yè)緊密聯(lián)系在一起的。1878年，愛迪生(T．A．Edison)發(fā)明了碳絲燈泡。但這種燈泡存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要是壽命太短。將近20年后(1897年)，碳絲被鋨絲和鉭絲所取代，但由于Os、Ta熔點(diǎn)較低，因而工作溫度和光效低。
1879年愛迪生曾經(jīng)試用碳燈絲且使用了數(shù)百小時(shí)。雖然“碳”有極高的熔點(diǎn)（3550℃），但是卻有著低的“升華”溫度。在低溫時(shí)直接由固體升華為氣態(tài)，因此很容易消耗，使用壽命短。而且必須完全隔絕空氣（會(huì)在空氣內(nèi)燃燒）。目 前幾乎都是使用熔點(diǎn)為（3410℃）的鎢絲，優(yōu)點(diǎn)是低于熔點(diǎn)時(shí)其“升華”的速率較低。因此可以加熱到較“碳絲”更高的溫度。鎢絲一樣會(huì)在空氣中燃燒，因此需要燈泡抽成真空。
為了避免燈絲的升華，燈泡內(nèi)注入了惰性氣體，這些氣體主要為氬氣（argon）并且不包含氧氣。借由碰撞使部份氣化的鎢原子能夠重回?zé)艚z。雖然惰性氣體增 加了燈絲的使用壽命，但是也付出了一些代價(jià)。原本真空的燈泡內(nèi)由于惰性氣體的存在增加了熱的傳導(dǎo)與對(duì)流，帶走了能量，于是降低了平衡的溫度。升華的鎢氣于 惰性氣體內(nèi)形成微弱的粒子也借由對(duì)流在燈泡內(nèi)表面形成黑點(diǎn)。
1903年，根據(jù)杰司特(A．Just)和漢納門(F．Hannaman)的專利，匈牙利首次制造出鎢燈絲。它是將碳絲在含有自由氫的鎢的鹵氧化物蒸汽中通過電流加熱到高溫，使碳完全被鎢置換。這樣制得的白熾燈絲或多或少地含有碳，不僅脆性相當(dāng)嚴(yán)重，而且燈泡在使用時(shí)，燈絲不斷致密化，因而燈絲的電參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。
1904年，杰司特和漢納門認(rèn)識(shí)到了碳對(duì)脆性的影響，采用無碳的粘結(jié)劑與鎢的化合物混合，再擠壓成絲，然后在氫中加熱還原成金屬。這種方法制得的鎢絲非常脆，但由于它的光效要好得多，還是取代了碳絲、鋨絲和鉭絲用于制作燈泡。
上述這些方法都不能制備細(xì)鎢絲。為了解決這個(gè)問題，1907年，一種低鎳含量的 鎢合金問世，它是通過機(jī)械加工方法制備的，但是嚴(yán)重的脆性妨礙了它的應(yīng)用。直到1909年，美國通用電器公司的庫利奇(w．D．Coolidge)通過粉末冶金法制得鎢坯條，再利用機(jī)械加工生產(chǎn)出在室溫下具有延性的鎢絲，從而奠定了鎢絲加工業(yè)的基礎(chǔ)，也奠定了粉末冶金的基礎(chǔ)。
然而這種“延性”鎢燈絲在燈泡點(diǎn)燃后表現(xiàn)出明顯的脆性。1913年，平奇(Pintsch)發(fā)明了釷鎢絲(ThO2的含量為1%～2%)，從而使白熾燈絲的脆性大大降低。起初，燈絲的下垂(見鎢絲的抗下垂性能)并不是一個(gè)問題，因?yàn)榇藭r(shí)的燈絲是直絲，但1913年以后，蘭米爾(Langmuir)將直絲改為螺旋絲，這樣，當(dāng)燈泡使用時(shí)，高的工作溫度和自重的作用使燈絲下垂，因而純鎢和釷鎢都難以滿足使用要求。
為了解決鎢絲下垂和壽命短等問題，1917年，柏斯(A．Pacz)發(fā)明了高溫下“不變形”的鎢絲。起初，他在制備純鎢時(shí)采用耐火坩堝焙燒WO3，無意中發(fā)現(xiàn)用這種WO3還原所得鎢粉制成的鎢絲螺旋，經(jīng)再結(jié)晶后異常神秘地不再下垂。隨后，經(jīng)過218次反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，他終于發(fā)現(xiàn)在鎢酸(WO3·H2O)中添加鉀和鈉的硅酸鹽，經(jīng)過還原、壓制、燒結(jié)、加工等制得的鎢絲，再結(jié)晶后形成相當(dāng)粗的晶粒結(jié)構(gòu)，既不軟又抗下垂，這是最早的不下垂鎢絲。柏斯的發(fā)現(xiàn)奠定了不下垂鎢絲的生產(chǎn)基礎(chǔ)，直到現(xiàn)在美國仍稱不下垂鎢絲為“218鎢絲”，以紀(jì)念柏斯的這項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。
不過，最早生產(chǎn)的不下垂鎢絲的脆性比釷鎢絲嚴(yán)重，以致有些燈泡廠堅(jiān)持使用釷鎢絲作燈絲。但隨著不下垂鎢絲生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展和完善，人們逐漸認(rèn)識(shí)到在氧化鎢中同時(shí)添加K、Si、Al的化合物，可以使鎢燈絲在高溫下具有良好的抗下垂性能，同時(shí)經(jīng)再結(jié)晶后又具有滿意的室溫延性。這就是現(xiàn)在人們常說的“AKS鎢絲”，即“不下垂鎢絲”或“摻雜鎢絲”，米爾摻chan納(T．Millner)在1931年將這種改進(jìn)的不下垂效應(yīng)稱為“GK效應(yīng)”。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
