Fio de Tungstênio: A Escolha Inigualável para Aplicações na Indústria Geral

Onde o Calor Está Ligado, o Fio de Tungstênio Ainda Se Destaca

Muitas das aplicações legadas para fio de tungstênio permanecem fortes e necessárias. Existe uma variedade de produtos na indústria geral, variando de filamentos a fornos, nos quais o fio de tungstênio é usado e permanece sem substituto.

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

Fio de filamento de tungstênio brilha onde piscar é necessário.

Apesar da primeira onda de CFLs e da conversão aparentemente imparável para LEDs (ou pelo menos será imparável uma vez que o preço caia ainda mais), existem certas lâmpadas que CFLs e LEDs simplesmente não podem substituir.

Por exemplo, em uma maravilhosa instância de ironia, todos sabemos que dispositivos eletrônicos não gostam de ser ligados e desligados rápida e repetidamente. No entanto, existem certas lâmpadas cujo único propósito é fazer precisamente isso.

Um exemplo perfeito é a função de seta direcional ou flasher em um automóvel. Aqui, o piscar da lâmpada, exigindo a ciclagem térmica liga-desliga do componente eletrônico, não é de forma alguma adequado para LEDs.

Nos primeiros dias da adoção entusiasta de LEDs, houve esforços para desenvolver um obturador mecânico que permitiria aos LEDs permanecerem ligados constantemente enquanto pareciam piscar. No entanto, rapidamente ficou claro que esta era uma solução incômoda e inviável para produtos com uso pesado como equipamento de segurança — ou seja, produtos requerendo:

• Longa vida
• Resistência a alta temperatura e exposição
• Repetibilidade infinita

Então, da próxima vez que você sinalizar uma curva no seu carro, considere que você pode muito bem dever essa capacidade à presença de uma lâmpada com fio de filamento de tungstênio, que permanece a fonte de longa vida e baixo custo para essa solução de piscar.

Propriedades do tungstênio fornecem vantagens onde as temperaturas são altas.

Sem outro metal elementar tendo a mesma resistência ao calor e 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 elementos de aquecimento de tungstênio podem ser usados em fornos industriais, também o fio de tungstênio, embora com propósito diferente — como estrutura de suporte em vez de eletrodo que fornece o calor em um forno de tungstênio.

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Em uma ampla gama de fornos e estufas, o fio de tungstênio mantém sua forma nas temperaturas mais altas. Isso o torna excelente para tapetes de forno tecidos e outras superfícies de suporte de peso que precisam manter a posição de um objeto enquanto ele 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, colapsar, desmoronar ou mover o objeto para fora da posição ideal.

Termopares de tungstênio e tungstênio-rênio

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

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 tungstênio puro pode sofrer recristalização e tornar-se quebradiço, 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 até 3992°F (2200°C).

Fabricação e teste de semicondutores

Embora 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 isso?

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

Como puxar taffy, 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 muito regulares e planos para semicondutores.

E o único material adequado para puxar um boule — e unicamente capaz de performar como projetado na temperatura muito alta do processo de fabricação de silício — é um cabo feito de fio de tungstênio tecido.

Como o tungstênio tem a menor elongação de qualquer material, o fio de tungstênio pode puxar o silício em temperaturas de operação onde outros materiais com ponto de fusão mais baixo esticariam e quebrariam.

Fio de tungstênio faz sua reaparição 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 A Closer Look at Utilizing Tungsten Wire for Probes.)

Boroscópios

Outra aplicação industrial na qual as propriedades de alta temperatura do fio de tungstênio provam ser indispensáveis é nos boroscópios usados para inspecionar ou medir espaços internos de ambientes de altíssima temperatura.

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

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

Outra vantagem do tungstênio é sua pressão de vapor.

Mais um 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, fio de filamento de tungstênio é usado como emissor de elétrons em dispositivos como microscópios eletrônicos de varredura (MEV), microscópios eletrônicos de transmissão (MET) e micro-sondas 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, 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, implantação de íons é usada na fabricação de semicondutores e preparação de superfícies metálicas. O processo pelo qual íons são acelerados em seu alvo muda unicamente 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 revestir superfícies de produtos plásticos de baixo custo — como brinquedos, joias, recipientes cosméticos e pequenas peças decorativas — com evaporações metálicas. Isso dá aos produtos a ilusão atraente de serem feitos de um metal brilhante e limpo.

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

O uso de fio de tungstênio dopado é preferido sobre tungstênio puro, fornecendo resistência à corrosão além das propriedades mecânicas que permitem o fio de tungstênio ser usado como bobinas de metalização a vácuo. O resultado são bobinas de metalização com vida útil mais longa que bobinas feitas de tungstênio não dopado (puro).

As possibilidades são infinitas.

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

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