Sejarah Kawat Tungsten

Tungstendawai ialah filamen yang dibuat dengan menempa dan melukis rod tungsten. Oleh kerana sifatnya yang sangat baik, wayar tungsten menikmati pelbagai aplikasi. Sebagai contoh, filamen tungsten digunakan dalam sumber cahaya elektrik seperti lampu pijar dan halogen. Dalam artikel ini kita akan membincangkan sejarah wayar tungsten.

Perkembangan industri filamen tungsten telah berkait rapat dengan industri mentol lampu dari awal.

Pada tahun 1878, Edison mencipta mentol lampu filamen karbon. Tetapi mentol jenis ini mempunyai kelemahan yang serius, terutamanya hayatnya yang singkat. Edison bereksperimen dengan wayar karbon pada tahun 1879 dan menggunakannya selama beratus-ratus jam. Walaupun "karbon" mempunyai takat lebur yang tinggi (3550 darjah ), suhu "pemejalwapan"nya sangat rendah. Ia menyublim terus dari keadaan pepejal kepada keadaan gas pada suhu rendah, jadi ia mudah dimakan, mempunyai hayat perkhidmatan yang pendek, dan mesti diasingkan sepenuhnya dari udara (ia akan terbakar di udara).

Hampir 20 tahun kemudian (1897), wayar karbon digantikan dengan wayar osmium dan dawai tantalum, tetapi disebabkan takat lebur Os dan Ta yang lebih rendah, suhu operasi dan kecekapan cahaya lebih rendah.

Pada tahun 1903, menurut paten A.Just dan F.Hannaman, wayar tungsten pertama dihasilkan di Hungary. Pada tahun 1904, A. Just dan F. Hannaman menggunakan pengikat bebas karbon yang dicampur dengan sebatian tungsten, disemperit menjadi filamen, dan kemudian dipanaskan dalam hidrogen untuk mengurangkannya kepada logam. Kawat tungsten yang dibuat dengan kaedah ini sangat rapuh, tetapi kerana kecekapan cahayanya jauh lebih baik, ia telah menggantikan wayar karbon, wayar osmium, dan wayar tantalum untuk membuat mentol lampu.

Tiada kaedah di atas boleh menyediakan wayar tungsten halus. Untuk menyelesaikan masalah ini, pada tahun 1907, aloi tungsten dengan kandungan nikel rendah telah diperkenalkan. Ia disediakan melalui pemprosesan mekanikal, tetapi kerapuhannya yang teruk menghalang penggunaannya.

Pada tahun 1913, Pinch mencipta filamen tungsten thoriated (kandungan ThO2: 1% hingga 2%), yang mengurangkan kerapuhan filamen lampu pijar. Pada mulanya, filamen kendur tidak menjadi masalah kerana filamen adalah lurus pada ketika ini. Tetapi selepas 1913, Langmuir menukar wayar lurus kepada dawai lingkaran. Dengan cara ini, apabila mentol sedang digunakan, suhu operasi yang tinggi dan berat mati menyebabkan filamen mengendur, dan sukar untuk tungsten tulen dan tungsten thoriated untuk memenuhi keperluan penggunaan.

Untuk menyelesaikan masalah wayar tungsten kendur dan jangka hayat pendek, pada tahun 1917, A. Pacz mencipta wayar tungsten yang "tidak berubah bentuk" pada suhu tinggi. Tetapi filamen tungsten tidak kendur terawal adalah lebih rapuh daripada filamen tungsten thoriated, jadi sesetengah pengeluar mentol lampu berkeras untuk menggunakan filamen tungsten thoriated.

Walau bagaimanapun, dengan pembangunan berterusan dan penambahbaikan proses pengeluaran wayar tungsten yang tidak mengendur, orang ramai secara beransur-ansur menyedari bahawa menambah sebatian K, Si, dan Al kepada tungsten oksida pada masa yang sama boleh menjadikan wayar tungsten mempunyai rintangan kendur yang baik pada suhu tinggi. Inilah yang sering orang panggil "wayar tungsten AKS", yang bermaksud "wayar tungsten tidak kendur" atau "wayar tungsten doped".