Volframa stiepļu vēsture

Volframsstieple ir kvēldiegs, kas izgatavots, kaljot un velkot volframa stieņus. Pateicoties izcilajām īpašībām, volframa stieplei ir plašs pielietojums. Piemēram, volframa pavedienus izmanto elektriskos gaismas avotos, piemēram, kvēlspuldzēs un halogēnās spuldzēs. Šajā rakstā mēs apskatīsim volframa stieples vēsturi.

Volframa kvēldiegu nozares attīstība jau no paša sākuma ir bijusi cieši saistīta ar spuldžu nozari.

1878. gadā Edisons izgudroja oglekļa kvēldiega spuldzi. Bet šāda veida spuldzēm ir nopietni trūkumi, galvenokārt tās īsais kalpošanas laiks. Edisons eksperimentēja ar oglekļa stiepli 1879. gadā un izmantoja to simtiem stundu. Lai gan "ogleklim" ir augsts kušanas punkts (3550 grādi), tā "sublimācijas" temperatūra ir ļoti zema. Zemā temperatūrā tas sublimējas tieši no cietā stāvokļa uz gāzveida stāvokli, tāpēc tas ir viegli patērējams, tam ir īss kalpošanas laiks, un tam jābūt pilnībā izolētam no gaisa (tas sadegs gaisā).

Gandrīz 20 gadus vēlāk (1897. gadā) oglekļa stieple tika aizstāta ar osmija stiepli un tantala stiepli, taču Os un Ta zemākas kušanas temperatūras dēļ darba temperatūra un gaismas efektivitāte bija zemāka.

1903. gadā saskaņā ar A.Justa un F.Hannamana patentu Ungārijā tika ražota pirmā volframa stieple. 1904. gadā A. Justs un F. Hannamans izmantoja oglekli nesaturošu saistvielu, kas sajaukta ar volframa savienojumu, izspiesta pavedienos un pēc tam karsēta ūdeņražā, lai tos pārvērstu par metālu. Ar šo metodi izgatavotā volframa stieple ir ļoti trausla, taču, tā kā tās gaismas efektivitāte ir daudz labāka, tā ir aizstājusi oglekļa stiepli, osmija stiepli un tantala stiepli, lai izgatavotu spuldzes.

Neviena no iepriekšminētajām metodēm nevar sagatavot smalku volframa stiepli. Lai atrisinātu šo problēmu, 1907. gadā tika ieviests volframa sakausējums ar zemu niķeļa saturu. Tas ir sagatavots mehāniski apstrādājot, bet tā smagais trauslums kavē tā pielietošanu.

1913. gadā Pinčs izgudroja torija volframa pavedienu (ThO2 saturs: 1% līdz 2%), kas ievērojami samazināja kvēlspuldžu kvēldiegu trauslumu. Sākotnēji kvēldiega nokarāšana nav problēma, jo kvēldiegs šajā vietā ir taisns. Taču pēc 1913. gada Langmuirs taisno vadu nomainīja pret spirālvadu. Tādā veidā, kad spuldze tiek izmantota, augstā darba temperatūra un pašsvars izraisa kvēldiega nokarāšanos, un tīram volframam un torija volframam ir grūti izpildīt lietošanas prasības.

Lai atrisinātu problēmas ar volframa stiepļu nokarāšanos un īsu mūžu, 1917. gadā A. Pačs izgudroja volframa stiepli, kas augstā temperatūrā "nedeformējas". Taču agrākie volframa pavedieni, kas nesaslīdēja, bija trauslāki nekā torija volframa pavedieni, tāpēc daži spuldžu ražotāji uzstāja, ka jāizmanto torija volframa pavedieni.

Tomēr, nepārtraukti attīstot un uzlabojot volframa stieples ražošanas procesu, kas nesaslīd, cilvēki pamazām saprata, ka, pievienojot volframa oksīdam K, Si un Al savienojumus vienlaikus, volframa stieplei var būt laba nokarāšanās izturība augstās temperatūrās. Tas ir tas, ko cilvēki bieži sauc par "AKS volframa vadu", kas nozīmē "nenokrītošs volframa vads" vai "leģēts volframa vads".