說到鎢大家也許會陌生,但說到鎢絲應(yīng)該都會知道吧,鎢絲主要應(yīng)用于白熾燈,鹵鎢燈等電光源中。
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鎢絲是由金屬鎢制成的,鎢是一種有色金屬,拿在手里有一種沉重的感覺,鎢的密度為每立方厘米20克,與黃金非常接近,這也就是有人用鎢來偽造黃金的原因。
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鎢還是一種相當(dāng)脆的金屬,只有當(dāng)它純度很高時才會具有可塑性,還有很大的抗拉強度,不過這些都不是這種金屬的主要特性,要熔化一塊鎢就需要極高的溫度,鎢的熔點在3420攝氏度,這也就是為什么用這種金屬制作白熾燈鎢絲的原因。 . [ W( b+ D" P' Y
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$ {# ?( j" h9 g/ R) c' \& D然而如果你在空氣中讓非常細的鎢絲通過電流,它也會由于過熱導(dǎo)致斷裂,從而停止光的產(chǎn)生,這是由于鎢在高溫下氧化,在其表面上產(chǎn)生三氧化鎢,而氧化鎢的熔點僅有不倒1500攝氏度。 4 m" Z/ V b' b. _% t \; M* `
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高溫煅燒的鎢會在表面生成美麗的彩色痕跡,這是由于它表面生成的氧化膜的厚度不同所造成的,在燈泡中,我們看到的不時這種美麗的氧化膜,這是因為燈泡中的氧氣已經(jīng)被抽走了,并往燈泡里面充入了氮氣和氬氣的混合物,在不被氧化的情況下,鎢絲可以很長時間發(fā)光。
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有一個有趣的事情是,當(dāng)你近距離觀察鎢絲時,你可以發(fā)現(xiàn)為什么現(xiàn)在的白熾燈的使用壽命并沒有以前的老舊燈泡使用時間長的原因,在老舊燈泡里,鎢絲的結(jié)構(gòu)是簡單的螺旋,而現(xiàn)在的雙螺旋結(jié)構(gòu)鎢絲更細,這就會使更多的部分厚度不均勻,以至于大大降低了燈泡的使用壽命。
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* C$ u" }1 u; G8 a/ Q自古以來,人類便用各種物質(zhì)進行燃燒產(chǎn)生光源照明,像石油,天然氣,煤氣等,但這些照明光源的效率都非常低。 0 }: N8 T7 F9 E9 F0 {5 Z+ t; \' l- p
最開始的電燈泡用碳絲,使用壽命也比較短。
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直到20世紀初,鎢絲的出現(xiàn)大大提高了發(fā)光效率。
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1910年第一顆鎢絲燈泡問世。 1917年發(fā)明了高溫下不變形的鎢絲。 # O/ N1 p3 \. y1 b8 \/ E. S% l
燈泡工業(yè)中對鎢絲的要求非常高,要耐高溫,具有優(yōu)異的高溫抗下垂性能,塑性好,具有良好的導(dǎo)電性能。
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現(xiàn)在市場上使用的鎢絲有三類,純鎢絲,摻雜鎢絲和各種合金鎢絲。 # w- `3 c* Q5 a# I6 N% v0 y: _
純鎢絲根據(jù)其性能可分為糊劑擠壓鎢絲,膠體化鎢絲,延性鎢絲等,只有延性鎢絲的性能較好,使用比較多,其它鎢絲由于易脆的性能,使用較少。 摻雜鎢絲是為了改變純鎢絲在高溫下抗垂性能差,發(fā)光效率低,而研發(fā)的鎢絲,主要是在三氧化鎢中摻雜硅,鋁和鉀,主要用于燈泡和電子管的熱絲。 合金鎢絲主要有鎢錸合金絲,釷鎢錸合金絲,鎢鉬合金絲等,根據(jù)各個合金鎢絲材料的性能不同,使用的地方也不同。
7 X/ w6 G( f9 R 細細的鎢絲是怎么制造出來的鎢絲的原材料是仲鎢酸銨,是一種白色的晶體,稍熔于水,在近700度的焙燒爐中40分鐘,產(chǎn)出藍色晶體氧化鎢,顆粒在12~19微米。 ) r8 w3 u) s& z) v. C, s# q
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% g7 [7 i4 t- `/ M* M$ K用于生產(chǎn)鎢粉的原材料,摻雜藍色氧化鎢是針對鎢絲的特孰要求,而摻加鋁,鉀等元素,以增加鎢絲的性能,如抗下垂,增加韌性等。 藍色氧化鎢經(jīng)過氫氣還原爐還原成鎢粉,這種鎢粉平均顆粒度在2~5微米,將鎢粉放于模具中,用等靜壓機壓制坯條,將壓制好的鎢坯條放入爐中燒結(jié),燒結(jié)后鎢條密度一般為17.7g/cm3。 2 l* I# O6 E. N
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鎢條經(jīng)過旋鍛,變成用于拉絲的圓棒形鎢條,密度在19g/cm3以上,鍛壓鎢條經(jīng)過拉絲后變成鎢絲。 ) |$ {' \* X: [6 F
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拉絲過程中會加入潤滑劑石墨,鎢絲的規(guī)格直徑在20微米~1毫米,鎢絲用卷盤包裝。
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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)合材料的加強筋等外,絕大部分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極。 現(xiàn)在又有人將鎢絲燈做成了藝術(shù)品,既能照明又增加了藝術(shù)氣息,將鎢絲做成各種復(fù)雜的形狀,通電后燈泡內(nèi)的鎢絲發(fā)熱,燈泡內(nèi)的物品猶如煥發(fā)了生機。 % Q$ i( v* D, y% S
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$ q* ^/ ~2 F9 E3 q1 _隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的進步,鎢絲燈泡已很少使用,但在那段時間內(nèi)為人類做出了很大的貢獻,以至于在很多場合使用鎢絲燈,增加獨特的復(fù)古氣質(zhì)。
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