도펀트 및 와이어 재결정의 내부 도프

텅스텐, 몰리브덴 및 기타 와이어에서 높은 재결정 온도가 중요한 이유

Metal Cutting에서는 텅스텐 와이어 및 도펀트에 대한 질문을 자주 받습니다. 특히 사람들은 왜 텅스텐 와이어가 백열 조명 이외의 응용 분야에 여전히 도핑되어 있는지 묻습니다. 결국, 필요하지도 않고 원하지 않을 수도 있는 것을 포함하는 제품을 구입하는 이유는 무엇입니까?

텅스텐 와이어가 먼저 도핑된 이유는 무엇입니까?

LED와 CFL 이전에 도펀트는 텅스텐 와이어에서 모든 사람이 원했던 것이었습니다. 제조업체가 아니더라도 백열 텅스텐 전구의 소비자 또는 사용자였습니다.

전구의 텅스텐 와이어 필라멘트에 있는 도펀트가 변형 저항을 제공하여 전구가 제대로 작동할 수 있도록 하기 때문입니다. 도펀트가 없으면 백열 전구는 백열등 작동 온도에서 처져 아크 및 필라멘트 고장을 일으킬 수 있습니다.

도펀트가 처지지 않은 텅스텐 와이어의 생산을 허용하지 않았다면 백열 램프와 모든 이점을 가질 수 없었을 것입니다. 구식.

도펀트는 어떻게 작동합니까?

도펀트는 고온에서 램프 필라멘트에 사용하기 위한 순수(도핑되지 않은) 텅스텐 와이어의 비처짐 특성을 증가시킵니다. 이 효과는 몇 가지 다른 방법으로 얻을 수 있지만 기본적으로 텅스텐 와이어는 분말 혼합 단계에서 도핑되며 칼륨 및 기타 요소(일반적으로 알루미나 및 실리콘)가 텅스텐 산화물에 추가됩니다.

이러한 다른 요소는 가스를 배출하고 칼륨은 잔류하여 순수 인발 텅스텐의 기다란 입자 미세 구조 사이에 일종의 완충제 역할을 하고 윤활 작용을 하는 마법의 "볼 베어링"으로 작용합니다.

주요 이점은 칼륨 도펀트가 텅스텐 와이어의 재결정 온도를 높인다는 것입니다. 이것은 와이어가 처지지 않는 특성을 부여하고 백열 온도로 가열될 때 순수한 텅스텐 와이어가 처지는 경향을 효과적으로 제거합니다.

재료가 와이어로 심하게 당겨지면서 맞물리는 입자가 길어지고 칼륨 도펀트가 퍼집니다. 가열되면 작은(미크론 이하 크기) 기포의 선형 배열로 휘발됩니다. 기포의 열은 변형이 증가함에 따라 미세하고 길어질수록 재결정 온도가 상승하고 맞물림 구조가 더 두드러집니다.

이 구조는 입자 경계를 따라 미끄러지는 것을 방지하고 도핑된 텅스텐 와이어에 비처짐 특성을 부여하여 백열 온도로 감고 가열할 때 순수한 텅스텐이 파손되는 경향을 효과적으로 제거합니다.

도펀트는 재결정 온도에 어떤 영향을 줍니까?

기술적인 측면에서 상업적으로 순수한(도핑되지 않은) 텅스텐 와이어는 재결정 온도가 1205-1400°C(2201-2552°F)만큼 높습니다. 그러나 알루미나, 실리콘 및 칼륨으로 도핑된 텅스텐 와이어는 3272°F(> 1800°C) 이상의 재결정 온도와 칼륨 상승이 특징입니다.

와이어에 사용되는 다른 내화 금속에도 동일한 재결정 규칙이 적용됩니다. 예를 들어, 시판되는 몰리브덴이 1시간 내에 완전히 재결정화되는 온도는 2012ºF(1100°C)입니다. 칼륨 및 실리콘 도핑된 몰리브덴은 재료가 환원된 방식에 따라 1200-1800°C(2192-3270°F)에서 재결정화됩니다.

최대한 도펀트를 추가하지 않는 이유는 무엇입니까?

칼륨(및 기타 도펀트)이 처짐 및 파손을 방지하는 데 매우 좋고 높은 재결정화가 좋은 것이라면(나중에 자세히 설명), 텅스텐 제조업체와 수년 동안 이를 지원해 온 조명 산업 — 도핑 과정에서 최대량의 칼륨을 사용합니까? 결국 칼륨은 원소로서의 칼륨이 자연계에 매우 풍부하고 값이 싸다.

현실은 너무 많은 도펀트를 추가하면 텅스텐 와이어 제조 시 과도한 파손이 발생하여 수율이 저하될 수 있습니다.

역설적으로 칼륨은 텅스텐 전구 필라멘트로 수명 동안 와이어가 끊어지는 것을 방지하지만 와이어를 당기는 과정에서 파손의 기회를 만듭니다. 그리고 파손으로 인해 제조 공정이 중단되어 지연이 발생하고 비용이 증가합니다.

여전히 관심을 갖고 있는 사람들에게(그리고 Metal Cutting에서 우리는 많은 텅스텐을 절단, 연마 및 판매하기 때문에 와이어 및 기타 여러 형태로) 도펀트 수준을 관리하는 것이 중요한 전문 지식입니다. 가장 높은 재결정 온도의 선재를 합리적인 비용으로 생산하는 데 중요한 기술입니다.

더 높은 재결정 온도에 대한 도핑의 장단점은 무엇입니까?

텅스텐, 몰리브덴 및 기타 와이어는 순수한 상태보다 더 높은 재결정 온도를 갖도록 가공되어 실온 및 매우 높은 작동 온도에서 연성을 유지할 수 있습니다. 결과적으로 길고 적층된 미세구조는 순수한(도핑되지 않은) 제품보다 우수한 내크리프성, 치수 안정성 및 더 쉬운 가공과 같은 도핑된 와이어 특성을 제공합니다.

반대로 재결정화할 때 텅스텐(또는 기타 금속) 와이어가 부서지기 때문에 텅스텐 와이어를 원하는 강도로 되돌리기 위해 열처리를 해야 합니다. 어닐링은 재료의 특성을 변경하여 연성을 높이고 작업성을 높입니다. 소둔로에서 재료를 재료의 재결정 온도 이상으로 가열하고 적절한 온도를 유지한 다음 냉각하는 과정이 포함됩니다.

어닐링을 하지 않으면 연신하는 동안 재결정 온도 이상으로 끌어올렸을 때 와이어가 끊어지고 결국 와이어가 사용된 제품의 고장이 발생합니다.

그래서 텅스텐 와이어에 여전히 도펀트가 있는 이유는 무엇입니까?

텅스텐 전구 필라멘트를 만드는 데 사용하는 소수의 사람들이 재결정화 특성을 잘 이해하고 있다면(그 자체로 또 다른 주제), 이것은 우리를 원래의 질문으로 다시 돌아오게 합니다. 도펀트가 여전히 텅스텐 와이어에 일반적으로 사용되는 이유는 무엇입니까?

진행파 튜브 또는 다이아몬드 증착 용광로와 같이 고온이 응용 분야 및 텅스텐 와이어 사용에 필수적인 제품 제조업체가 여전히 있습니다. 이러한 기업의 경우 작업장에서 백열등의 마지막 흔적을 제거하더라도 텅스텐 와이어의 재결정 온도는 여전히 매우 중요합니다.

일부 제조업체는 전극, 전자 제품 및 의료 응용 분야와 같은 제품에 대해 고온이지만 재결정화에 접근하지 않는 온도에서 텅스텐 와이어를 사용합니다. 실온에서 작동하는 프로브와 같은 기계적 응용 분야에서 텅스텐 와이어를 사용하는 다른 제조업체의 경우 도펀트의 존재 및 재결정 특성은 관련이 없습니다.

도펀트 사용량은 얼마입니까?

텅스텐, 몰리브덴 또는 기타 와이어의 실제 도펀트 양은 각 제조업체 또는 공급업체에 특정한 "비밀 레시피"의 일부입니다. 수십 년 동안 전문 텅스텐 및 몰리브덴 와이어 제품을 제공해온 Metal Cutting만의 비밀이 있습니다.

도펀트 레시피에는 일반적으로 50-90ppm의 칼륨이 포함되어 있습니다. 그러나 제조법에는 훨씬 더 많은 것이 있으며 도펀트 수준 및 재결정화 온도를 관리하는 데 필요한 전문 지식이 훨씬 더 많습니다.

텅스텐 와이어 및 그 속성에 대한 자세한 내용은 무료 가이드 텅스텐 와이어 101:고유하게 유용한 재료 개요를 다운로드하십시오. .