鎢絲,將鎢條鍛打、拉拔后制成的細(xì)絲。
鎢絲主要用于白熾燈、鹵鎢燈等電光源中。用于燈泡中作各種發(fā)光體的鎢絲,還需要在冶制過程中摻入少量的鉀、硅和鋁的氧化物,這種鎢絲稱為摻雜鎢絲(DopedTungstenWire),也稱作218鎢絲或不下垂鎢絲(Non-sagTungstenWire)。
鎢絲般是各種拉絲模拉制的。主要用途是制造燈絲和高速切削合金鋼,也用于光學(xué)儀器,化學(xué)儀器等方面的作用。
鎢絲的電阻率是5.3*10^-8,鎢的熔點(diǎn)高,電阻率大,強(qiáng)度好,蒸氣壓低,是所有純金屬中制作白熾燈絲的材料。但鎢的硬度大且脆,很難加工。當(dāng)電流通過鎢絲被加熱到定溫度,鎢絲的電阻值也就增加到定值(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)鎢絲的橫截面積長度發(fā)生改變時此電阻值既會變化。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,其基本原理直沿用到今天。
規(guī)格
號 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)?、雙螺旋白熾燈等。
WB584:再結(jié)晶溫度高,高溫抗下垂性能好,適用于耐震燈絲、高色溫?zé)艚z等種燈。
制作
鎢絲的生產(chǎn)大都用仲鎢酸銨 (APT)作原料。般的工藝過程是將仲鎢酸銨在 500℃左右的空氣中焙燒成三氧化鎢,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。還原過程般分兩步進(jìn)行:步在630℃左右還原成二氧化鎢(棕色氧化鎢),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種制的模子中壓制成細(xì)長的方條。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)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)到微米時,用常規(guī)的卡尺很難地測定其直徑。因此,際上通常將直徑在0.2mm以下的鎢絲用其切長為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。
使用性能
包括高溫使用性能、室溫使用性能和絲徑的致性。
①高溫使用性能。 白熾燈用鎢絲的工作溫度常在2300~2800℃之間,般燈泡功率越大,燈絲的工作溫度也越高,由此可見,燈絲的工作溫度遠(yuǎn)超過鎢絲的再結(jié)晶溫度,此時,燈絲在其自重的作用下,在兩掛鉤之間的絲段將產(chǎn)生下垂現(xiàn)象,嚴(yán)重時,燈絲可下垂到與燈泡的玻殼相碰。對于在鎢的粉末冶金過程中摻入了少量的鉀硅鋁的氧化物的摻雜鎢絲,雖然其終的成品絲中的硅和鋁的含量只有百萬分之幾,鉀的含量也不過百萬分之幾十,但用這種摻雜鎢絲作的燈絲其下垂程度卻可以有大的改善。其原因是由于摻雜鎢絲與未摻雜鎢絲再結(jié)晶的晶體結(jié)構(gòu)有很大的差別。未摻雜鎢絲的再結(jié)晶晶體基本上是等軸晶體,而摻雜鎢絲的再結(jié)晶晶體結(jié)構(gòu)是呈長條狀互相搭接的粗大晶粒。從金屬材料的高溫蠕變理論來看,這種粗長搭接結(jié)構(gòu)的再結(jié)晶晶體結(jié)構(gòu)能大大地提高其高溫抗下垂的能力。根據(jù)70年代進(jìn)行的系列的透射電鏡和俄歇能譜儀的研究分析表明,這種摻雜鎢絲所有的粗長搭接結(jié)構(gòu)的再結(jié)晶晶體結(jié)構(gòu)的生成與摻雜鎢絲中所含有的鉀有密切的關(guān)系。殘存在摻雜鎢條中的微量鉀在加工中形成與絲軸平行的鉀泡列,它阻礙再結(jié)晶過程中晶粒的橫向長大,因而生成粗長的搭接結(jié)構(gòu)。
白熾燈燈絲的下垂既與摻雜鎢絲中的添加元素含量及加工工藝有關(guān),也與燈絲制作過程中的處理工藝有關(guān)。鎢絲在拉制成成品絲時保留了大量的內(nèi)應(yīng)力,在繞制成燈絲時又在鎢絲的截面上產(chǎn)生新的不均勻變形的內(nèi)應(yīng)力。這些內(nèi)應(yīng)力必須在燈絲裝架進(jìn)入泡殼前加以完善的消除,否則燈泡在燃點(diǎn)開始的時候就會使燈絲扭曲、變形和下垂。燈絲的下垂會嚴(yán)重地降低燈泡的發(fā)光率。
②室溫使用性能。鎢絲的室溫使用性能表現(xiàn)在繞絲性能上。鎢絲由于其加工流程長,如果工藝管理不善,則很容易使鎢絲產(chǎn)生很多細(xì)小裂紋或局部變脆,以致繞絲時很容易斷裂。由于裂紋所造成的繞絲斷裂斷口呈須毛狀,而由于絲材變脆所造成的斷口則呈現(xiàn)晶面閃光狀。
③絲徑的致性。鎢絲絲徑致性差是使白熾燈泡光電參數(shù)超差的個重要原因,有的還會影響到燈泡的使用壽命。
應(yīng)用
鎢絲除少量用作高溫爐的發(fā)熱材料、電子管的熱子和復(fù)合材料的加強(qiáng)筋等外,大部分都用于制作各種白熾燈和鹵鎢燈的燈絲以及氣體放電燈的電。對用作氣體放電燈陰的鎢絲或鎢桿,為降低其電子逸出功,須加入0.5~3%的釷,稱為鎢釷絲。由于釷是種放射性元素,污染環(huán)境,故有用鈰來代替釷作成鎢鈰絲或鎢鈰桿的。但鈰的蒸發(fā)率高,所以鎢鈰絲或鎢鈰桿只能用于小功率的氣體放電燈。
鎢絲旦經(jīng)高溫使用發(fā)生再結(jié)晶以后就變得很脆,在受沖擊或震動的情況下易斷裂。在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。這是種很奇的錸應(yīng),至今還未發(fā)現(xiàn)種元素能代替錸,在鎢中產(chǎn)生同樣應(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,所以對燈絲的燒氫處理要注意這個問題,否則鎢與其表面的石墨潤滑劑起反應(yīng),則燈絲就要變脆斷裂。
熱輻射
物體熱輻射會產(chǎn)生各種不同頻率(波長)的電磁波。對于鎢絲而言,射入表面的電磁波幾乎會被吸收。(吸收與輻射系數(shù)為1)對于鎢絲而言,射入表面的電磁波幾乎會被吸收(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
節(jié)能燈的兩是普通的鎢絲鎢絲通,發(fā)熱后,就能發(fā)射出電子,在燈管兩側(cè)加上比較高的電壓,形成電場,這些電子就會在燈管里被加速,形成有定速度和能量的電子流,燈管是被抽成真空的,里面充有汞,就是水銀電子流中的電子以定速度打在汞原子上,使汞原子受到激發(fā),變成激發(fā)狀態(tài)的電離子,稱為發(fā)生了階躍,激發(fā)狀態(tài)的汞過了很短的時間就自發(fā)地回落到原來的狀態(tài)。同時釋放出紫外線光,紫外線光不能用來照明。常見的節(jié)能燈管有般的普通燈管及漸為主流的三基色燈管,和白熾燈泡相比都有省電的優(yōu)點(diǎn)。所不同的是普通燈管的顯色性偏低,而三基色的燈管則呈現(xiàn)出自然的陽光色,并且在顯色性及光率上都更勝過般的普通燈管。節(jié)能燈光源都含有汞。由于汞的沸點(diǎn)很低,在常溫下即可蒸發(fā),廢棄的熒光燈管破碎后,立即向周圍散發(fā)汞蒸氣,瞬時可使周圍空氣中的汞濃度達(dá)到每立方米10~20毫克,規(guī)定的汞在空氣中的允許濃度為每立方米0.01毫克。汞進(jìn)入人體后很難被排除。
1、生產(chǎn)過程中和使用廢棄后有汞污染,西方對汞污染是相當(dāng)?shù)闹匾暋?/p>
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寫照。
區(qū)別
簡單的方法:有兩種材料做的燈有很大的區(qū)別,鏑燈色色溫大概是5600,上下會有浮動,因?yàn)闊襞堇匣裁吹?,般都?600K左右。鎢絲燈的色溫是3200K!這是二者的區(qū)別,鏑燈是白光,鎢絲燈是黃光,鏑燈用得多,型號不樣,,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!
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