Utilisation du fil de tungstène dans les applications de l'industrie générale

Là où la chaleur est allumée, le fil de tungstène excelle toujours

De nombreuses applications héritées du fil de tungstène restent solides et nécessaires. Il existe une variété de produits dans l'industrie générale, allant des filaments aux fours, dans lesquels le fil de tungstène est utilisé et reste sans substitut.

Compte tenu des propriétés élémentaires uniques du tungstène, il est très peu probable qu'il y ait jamais une alternative supérieure pour certaines applications industrielles dans lesquelles le fil de tungstène est un composant clé. Il existe même des lampes dans lesquelles l'affiche de l'obsolescence technologique, la lampe à incandescence, ne peut pas être remplacée par des technologies plus récentes.

Le fil de filament de tungstène brille là où le clignotement est nécessaire.

Malgré la première vague de CFL et la conversion apparemment imparable aux LED (ou du moins elle le sera une fois que le prix baissera encore plus), il y a certaines lampes que les CFL et les LED ne peuvent tout simplement pas remplacer.

Par exemple, dans un merveilleux exemple d'ironie, nous savons tous que les appareils électroniques n'aiment pas être allumés et éteints rapidement et à plusieurs reprises. Cependant, il existe certaines lampes dont le seul but est précisément de faire cela.

Un exemple parfait est la fonction clignotant ou clignotant dans une automobile. Ici, le clignotement de la lampe, nécessitant le cyclage thermique on-off du composant électronique, n'est pas du tout adapté aux LED.

Au début de l'adoption enthousiaste des LED, des efforts ont été déployés pour développer un obturateur mécanique qui permettrait aux LED de rester allumées en permanence tout en semblant clignoter. Cependant, il est rapidement apparu qu'il s'agissait d'une solution lourde et irréalisable pour les produits à usage intensif en tant qu'équipement de sécurité, c'est-à-dire les produits nécessitant :

• Longue durée de vie
• Résistance aux hautes températures et à l'exposition
• Répétabilité infinie

Ainsi, la prochaine fois que vous signalerez un virage dans votre voiture, considérez que vous pourriez très bien devoir cette capacité à la présence d'une ampoule avec un fil à filament de tungstène, qui reste la source de longue durée et à faible coût pour cette solution clignotante.

Les propriétés du tungstène offrent des avantages là où les températures sont élevées.

Aucun autre métal élémentaire n'ayant les mêmes propriétés de résistance à la chaleur et de rétention de forme, le fil de tungstène reste également nécessaire en dehors de l'industrie de l'éclairage, dans des applications telles que les suivantes.

Structures de support de four industriel

Tout comme les éléments chauffants en tungstène peuvent être utilisés dans les fours industriels, le fil de tungstène peut également l'être, mais avec un objectif différent :comme structure de support plutôt que comme électrode qui fournit la chaleur dans un four en tungstène.

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Dans une large gamme de fours et de fours, le fil de tungstène conserve sa forme aux températures les plus élevées. Cela le rend excellent pour les tapis de four tissés et autres surfaces portantes qui doivent maintenir la position d'un objet lorsqu'il est soumis aux températures élevées du four.

La résistance à la chaleur du fil de tungstène lui permet de maintenir l'objet au bon endroit dans la zone chaude sans s'affaisser, s'effondrer, s'effondrer ou déplacer l'objet hors de sa position optimale.

Thermocouples tungstène et tungstène rhénium

Le fil de tungstène peut être utilisé dans les thermocouples, des dispositifs thermoélectriques utilisés pour mesurer et surveiller les températures dans les fours, les turbines à gaz, les moteurs diesel et d'autres processus industriels à haute température.

Les thermocouples en tungstène peuvent également être utilisés comme capteurs de température dans les thermostats et comme capteurs de flamme dans les dispositifs de sécurité pour les appareils à gaz

Avec des températures extrêmement élevées où le tungstène pur peut subir une recristallisation et devenir cassant, le fil de tungstène rhénium offre une alternative. Pour les applications telles que les fours sous vide et les atmosphères d'hydrogène et inertes, un thermocouple tungstène rhénium peut être utilisé pour mesurer des températures jusqu'à 3 992 °F (2 200 °C).

Fabrication et test de semi-conducteurs

Même si les circuits intégrés remplacent de nombreuses applications électroniques qui utilisent du tungstène ou du fil de tungstène, vous ne pouvez pas créer de circuit intégré sans fil de tungstène. Pourquoi est-ce ?

La plupart des circuits intégrés fabriqués aujourd'hui commencent par un lingot de silicium monocristallin, appelé boule. Il est créé en plongeant un petit germe cristallin dans du silicium fondu pur dans un four qui a été chauffé à environ 2732 °F (1 500 °C).

Comme tirer de la tire, le silicium fondu est lentement tiré et allongé dans une boule, formant un cristal cylindrique plus grand. Une fois solidifié, le cristal est découpé en tranches et poli pour fournir des substrats plats très réguliers pour les semi-conducteurs.

Et le seul matériau adapté pour tirer une boule - et uniquement capable de fonctionner comme prévu dans la très haute température du processus de fabrication du silicium - est un câble en fil de tungstène tissé.

Étant donné que le tungstène a le moins d'allongement de tous les matériaux, le fil de tungstène peut tirer le silicium à des températures de fonctionnement où d'autres matériaux avec un point de fusion inférieur s'étireraient et se briseraient.

Le fil de tungstène fait sa réapparition dans la fabrication de puces semi-conductrices sous forme d'aiguilles de sonde en porte-à-faux. Ces sondes sont utilisées pour tester les circuits intégrés lorsqu'ils sont encore en réseau sur des tranches monocristallines.

(Pour en savoir plus, consultez notre blog A Closer Look at Utilizing Tungsten Wire for Probes.)

Endoscopes

Une autre application industrielle dans laquelle les propriétés à haute température du fil de tungstène s'avèrent indispensables est dans les boroscopes utilisés pour inspecter ou prendre des mesures des espaces intérieurs d'environnements à très haute température.

Pour les zones inaccessibles par d'autres moyens, ces dispositifs optiques sont couramment utilisés dans l'inspection des moteurs, des turbines, des tuyaux et des réservoirs. Le fil de tungstène permet à l'endoscope de conserver sa forme et sa fonction dans ces environnements hostiles à haute température.

De plus, le fil de tungstène est inestimable pour les applications où la rigidité est également requise pour la livraison dans un environnement à haute température. En plus de sa résistance à la chaleur, le fil de tungstène en spirale ou tressé offre un niveau de rigidité qui permet de guider un endoscope à travers l'intérieur qui est inspecté, comme un endoscope guidé à travers le corps humain dans le cadre de diagnostics médicaux.

Un autre avantage du tungstène est sa pression de vapeur.

Un autre avantage du tungstène à haute température est sa pression de vapeur extrêmement faible, qui entre en jeu dans des applications telles que les émetteurs d'électrons, l'implantation d'ions et les bobines de métallisation sous vide.

Émetteurs d'électrons

Par exemple, le fil de filament de tungstène est utilisé comme émetteur d'électrons dans des dispositifs tels que les microscopes électroniques à balayage (SEM), les microscopes électroniques à transmission (TEM) et les microsondes utilisées dans les systèmes de spectrométrie. En raison de son faible coefficient de dilatation thermique, le fil de tungstène est capable de conserver la forme correcte pour générer le faisceau d'électrons.

Implantation ionique

Ici, l'alliage lourd de tungstène est utilisé à la fois comme chambre d'implantation d'ions et comme électrode pour générer le faisceau d'ions.

Méthode extrêmement sophistiquée, l'implantation ionique est utilisée dans la fabrication de semi-conducteurs et la préparation de surfaces métalliques. Le processus par lequel les ions sont accélérés dans leur cible modifie de manière unique les propriétés du matériau d'une manière auparavant impossible à réaliser.

Bobines de métallisation sous vide

Conceptuellement un processus beaucoup plus simple, les bobines de métallisation sous vide en tungstène sont utilisées dans le processus de revêtement des surfaces de produits en plastique à faible coût - tels que des jouets, des bijoux, des contenants de cosmétiques et de petites pièces décoratives - avec du métal évaporé. Cela donne aux produits l'illusion attrayante d'être fabriqués à partir d'un métal brillant et propre.

Les produits (ou pièces) sont placés sous vide avec le métal de revêtement (tel que l'aluminium), qui est chauffé avec les bobines de métallisation jusqu'à ce qu'il se soit évaporé. Dans un événement dramatique et explosif. La dispersion de vapeur qui en résulte se dépose sur les produits/pièces, recouvrant rapidement et complètement leurs surfaces d'un film fin et uniforme d'évaporateur métallique.

L'utilisation de fil de tungstène dopé est préférée au tungstène pur, offrant une résistance à la corrosion en plus des propriétés mécaniques qui permettent d'utiliser le fil de tungstène comme bobines de métallisation sous vide. Le résultat est une métallisation des bobines avec une durée de vie plus longue que les bobines en tungstène non dopé (pur).

Les possibilités sont infinies.

Ce ne sont là que quelques exemples des nombreuses utilisations industrielles intrigantes du fil de tungstène - un produit qui ne cesse de prouver sa valeur dans des applications où ses propriétés uniques donnent des résultats difficiles (voire impossibles) à obtenir par d'autres méthodes à un coût comparable.

Pour obtenir des conseils sur le fil de tungstène ou d'autres besoins de fabrication de métaux de précision, téléchargez notre guide gratuit sur les propriétés et les applications du fil de tungstène.