Utilizando fio de tungstênio em aplicações para a indústria geral

Onde o calor está ligado, o fio de tungstênio ainda se destaca

Muitas das aplicações legadas para o fio de tungstênio permanecem fortes e necessárias. Há uma variedade de produtos na indústria em geral, desde filamentos até fornos, nos quais o fio de tungstênio é utilizado e permanece sem substituto.

Dadas as propriedades elementares únicas do tungstênio, é altamente improvável que haja uma alternativa superior para certas aplicações industriais nas quais o fio de tungstênio é um componente-chave. Existem até mesmo produtos de lâmpadas em que o garoto-propaganda da obsolescência tecnológica, a lâmpada incandescente, não pode ser substituída por tecnologias mais novas.

O fio de filamento de tungstênio brilha onde é necessário piscar.

Apesar da primeira onda de lâmpadas fluorescentes compactas e da conversão aparentemente imparável para LEDs (ou pelo menos será imparável quando o preço cair ainda mais), existem certas lâmpadas que as lâmpadas fluorescentes compactas e LEDs simplesmente não podem substituir.

Por exemplo, em um maravilhoso exemplo de ironia, todos sabemos que os dispositivos eletrônicos não gostam de ser ligados e desligados rápida e repetidamente. No entanto, existem certas lâmpadas cujo único objetivo é fazer exatamente isso.

Um exemplo perfeito é a função de pisca ou pisca-pisca em um automóvel. Aqui, o piscar da lâmpada, exigindo o ciclo térmico liga-desliga do componente eletrônico, não é adequado para LEDs.

Nos primeiros dias da adoção entusiástica do LED, houve esforços para desenvolver um obturador mecânico que permitisse que os LEDs permanecessem constantemente ligados enquanto pareciam piscar. No entanto, rapidamente ficou claro que esta era uma solução complicada e impraticável para produtos com uso pesado como equipamento de segurança - ou seja, produtos que exigiam:

• Longa vida
• Alta temperatura e resistência à exposição
• Repetibilidade infinita

Portanto, da próxima vez que você sinalizar uma curva em seu carro, considere que você pode muito bem dever essa capacidade à presença de uma lâmpada com um fio de filamento de tungstênio, que continua sendo a fonte de longa vida útil e baixo custo para essa solução piscante.

As propriedades do tungstênio oferecem vantagens onde as temperaturas são altas.

Sem nenhum outro metal elementar com a mesma resistência ao calor e propriedades de retenção de forma, o fio de tungstênio também permanece necessário fora da indústria de iluminação, em aplicações como as seguintes.

Estruturas de suporte de fornos industriais

Assim como os elementos de aquecimento de tungstênio podem ser usados ​​em fornos industriais, também o fio de tungstênio pode ser usado, embora com uma finalidade diferente - como uma estrutura de suporte e não como um eletrodo que fornece calor em um forno de tungstênio.

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Em uma ampla gama de fornos e fornos, o fio de tungstênio mantém sua forma nas temperaturas mais altas. Isso o torna excelente para esteiras de forno tecidas e outras superfícies de suporte de peso que precisam manter a posição de um objeto, pois é submetido às altas temperaturas do forno.

A resistência ao calor do fio de tungstênio permite que ele segure o objeto no local adequado na zona quente sem ceder, desmoronar, desmoronar ou mover o objeto para fora da posição ideal.

Termopares de tungstênio e tungstênio rênio

O fio de tungstênio pode ser usado em termopares – dispositivos termoelétricos usados ​​para medir e monitorar temperaturas em fornos, turbinas a gás, motores a diesel e outros processos industriais de alta temperatura.

Os termopares de tungstênio também podem ser usados ​​como sensores de temperatura em termostatos e como sensores de chama em dispositivos de segurança para aparelhos a gás

Com temperaturas extremamente altas, onde o tungstênio puro pode sofrer recristalização e se tornar quebradiço, o fio de tungstênio rênio oferece uma alternativa. Para aplicações como fornos a vácuo e atmosferas de hidrogênio e inertes, um termopar de tungstênio-rênio pode ser usado para medir temperaturas de até 3992°F (2200°C).

Fabricação e teste de semicondutores

Embora os circuitos integrados estejam substituindo muitas aplicações eletrônicas que usam tungstênio ou fio de tungstênio, você não pode fazer um circuito integrado sem fio de tungstênio. Por que é isso?

A maioria dos circuitos integrados feitos hoje começa com um único lingote de cristal de silício, chamado boule. Ele é criado mergulhando um pequeno cristal de semente em silício puro derretido em um forno que foi aquecido a cerca de 2732°F (1500°C).

Como puxar caramelo, o silício fundido é lentamente puxado e alongado em um boule, formando um cristal cilíndrico maior. Uma vez solidificado, o cristal é fatiado em wafers e polido para fornecer substratos planos e muito regulares para semicondutores.

E o único material adequado para puxar um boule — e com capacidade única de funcionar conforme projetado na temperatura muito alta do processo de fabricação de silício — é um cabo feito de fio de tungstênio trançado.

Como o tungstênio tem o menor alongamento de qualquer material, o fio de tungstênio pode puxar o silício em temperaturas operacionais onde outros materiais com um ponto de fusão mais baixo se esticam e quebram.

O fio de tungstênio reaparece na fabricação de chips semicondutores como agulhas de sonda cantilever. Essas sondas são usadas para testar circuitos integrados quando ainda estão dispostos em wafers monocristalinos.

(Saiba mais em nosso blog Um olhar mais atento sobre a utilização de fio de tungstênio para sondas.)

Borescópios

Outra aplicação industrial em que as propriedades de alta temperatura do fio de tungstênio se mostram indispensáveis ​​é nos boroscópios usados ​​para inspecionar ou medir os espaços internos de ambientes de temperatura muito alta.

Para áreas inacessíveis por outros meios, esses dispositivos ópticos são comumente usados ​​na inspeção de motores, turbinas, tubulações e tanques. O fio de tungstênio permite que o boroscópio mantenha sua forma e função nesses ambientes hostis de alta temperatura.

Além disso, o fio de tungstênio é inestimável para aplicações onde a rigidez também é necessária para entrega em um ambiente de alta temperatura. Juntamente com sua resistência ao calor, o fio de tungstênio trançado ou espiral fornece um nível de rigidez que permite que um boroscópio seja guiado pelo interior que está sendo inspecionado - semelhante a um endoscópio sendo guiado pelo corpo humano em diagnósticos médicos.

Outra vantagem do tungstênio é sua pressão de vapor.

Ainda outro benefício do tungstênio em altas temperaturas é sua pressão de vapor extremamente baixa, que entra em jogo em aplicações como emissores de elétrons, implantação de íons e bobinas de metalização a vácuo.

Emissores de elétrons

Por exemplo, o fio de filamento de tungstênio é usado como emissor de elétrons em dispositivos como microscópios eletrônicos de varredura (SEMs), microscópios eletrônicos de transmissão (TEMs) e microsondas usadas em sistemas de espectrometria. Devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica, o fio de tungstênio é capaz de manter a forma correta para gerar o feixe de elétrons.

Implantação de íons

Aqui, a liga pesada de tungstênio é usada tanto como câmara de implantação de íons quanto como eletrodo para gerar o feixe de íons.

Um método extremamente sofisticado, o implante iônico é utilizado na fabricação de semicondutores e preparação de superfícies metálicas. O processo pelo qual os íons são acelerados em seu alvo altera exclusivamente as propriedades do material de maneiras anteriormente impossíveis de alcançar.

Bobinas de metalização a vácuo

Conceitualmente um processo muito mais simples, bobinas de metalização a vácuo feitas de tungstênio são usadas no processo de revestimento das superfícies de produtos plásticos de baixo custo – como brinquedos, joias, recipientes de cosméticos e pequenas peças decorativas – com metal evaporado. Isso dá aos produtos a atraente ilusão de serem feitos de um metal brilhante e limpo.

Os produtos (ou peças) são colocados a vácuo junto com o metal de revestimento (como o alumínio), que é aquecido com as bobinas de metalização até evaporar. Em um evento dramático e explosivo. A dispersão de vapor resultante se deposita nos produtos/peças, revestindo rápida e completamente suas superfícies com uma película fina e uniforme do evaporado metálico.

O uso de fio de tungstênio dopado é preferível ao tungstênio puro, proporcionando resistência à corrosão, além das propriedades mecânicas que permitem que o fio de tungstênio seja usado como bobinas de metalização a vácuo. O resultado são bobinas de metalização com uma vida útil mais longa do que bobinas feitas de tungstênio não dopado (puro).

As possibilidades são infinitas.

Estes são apenas alguns exemplos dos muitos usos industriais intrigantes do fio de tungstênio - um produto que continua provando seu valor em aplicações onde suas propriedades únicas fornecem resultados difíceis (talvez até impossíveis) de alcançar por outros métodos a um custo comparável.

Para obter dicas sobre o fio de tungstênio ou outras necessidades de fabricação de metal de precisão, baixe nosso guia gratuito sobre as propriedades e aplicações do fio de tungstênio.