Uso de alambre de tungsteno en aplicaciones para la industria general

Donde está el calor, el alambre de tungsteno todavía sobresale

Muchas de las aplicaciones heredadas del alambre de tungsteno siguen siendo sólidas y necesarias. Existe una variedad de productos en la industria en general, que van desde filamentos hasta hornos, en los que se utiliza alambre de tungsteno y queda sin sustituto.

Dadas las propiedades elementales únicas del tungsteno, es muy poco probable que alguna vez haya una alternativa superior para ciertas aplicaciones industriales en las que el alambre de tungsteno es un componente clave. Incluso hay productos de lámparas en los que el símbolo de la obsolescencia tecnológica, la lámpara incandescente, no se puede reemplazar con tecnologías más nuevas.

El alambre de filamento de tungsteno brilla donde se requiere parpadeo.

A pesar de la primera ola de CFL y la conversión aparentemente imparable a LED (o al menos será imparable una vez que el precio baje aún más), hay ciertas lámparas que las CFL y LED simplemente no pueden reemplazar.

Por ejemplo, en un maravilloso ejemplo de ironía, todos sabemos que a los dispositivos electrónicos no les gusta que los enciendan y apaguen rápida y repetidamente. Sin embargo, hay ciertas lámparas cuyo único propósito es hacer precisamente eso.

Un ejemplo perfecto es la función de señal de giro o luz intermitente en un automóvil. Aquí, el parpadeo de la lámpara, que requiere el ciclo térmico de encendido y apagado del componente electrónico, no es adecuado para los LED.

En los primeros días de la adopción entusiasta de los LED, hubo esfuerzos para desarrollar un obturador mecánico que permitiera que los LED permanecieran encendidos constantemente mientras parecían parpadear. Sin embargo, rápidamente se hizo evidente que se trataba de una solución engorrosa e inviable para productos que se usan mucho como equipo de seguridad, es decir, productos que requieren:

• Larga vida
• Resistencia a altas temperaturas y exposición
• Repetibilidad infinita

Por lo tanto, la próxima vez que señale un giro en su automóvil, considere que es muy posible que deba esa capacidad a la presencia de una bombilla con un alambre de filamento de tungsteno, que sigue siendo la fuente de larga duración y bajo costo para esa solución intermitente.

Las propiedades del tungsteno brindan ventajas donde las temperaturas son altas.

Dado que ningún otro metal elemental tiene las mismas propiedades de resistencia al calor y retención de forma, el alambre de tungsteno también sigue siendo necesario fuera de la industria de la iluminación, en aplicaciones como las siguientes.

Estructuras soporte horno industrial

Así como los elementos calefactores de tungsteno se pueden usar en hornos industriales, también se puede usar alambre de tungsteno, aunque con un propósito diferente:como una estructura de soporte en lugar de un electrodo que proporciona el calor en un horno de tungsteno.

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En una amplia gama de hornos y hornos, el alambre de tungsteno mantiene su forma a las temperaturas más altas. Esto lo hace excelente para tapetes de horno tejidos y otras superficies que soportan peso que necesitan mantener la posición de un objeto mientras se somete a las altas temperaturas del horno.

La resistencia al calor del alambre de tungsteno le permite sostener el objeto en la ubicación adecuada en la zona caliente sin combarse, colapsarse, desmoronarse o mover el objeto fuera de la posición óptima.

Termopares de tungsteno y tungsteno renio

El alambre de tungsteno se puede usar en termopares:dispositivos termoeléctricos que se usan para medir y monitorear temperaturas en hornos, turbinas de gas, motores diésel y otros procesos industriales de alta temperatura.

Los termopares de tungsteno también se pueden utilizar como sensores de temperatura en termostatos y como sensores de llama en dispositivos de seguridad para aparatos que funcionan con gas

Con temperaturas extremadamente altas donde el tungsteno puro puede recristalizarse y volverse quebradizo, el alambre de tungsteno renio ofrece una alternativa. Para aplicaciones tales como hornos de vacío y atmósferas de hidrógeno e inertes, se puede usar un termopar de tungsteno renio para medir temperaturas de hasta 3992 °F (2200 °C).

Fabricación y prueba de semiconductores

Aunque los circuitos integrados están reemplazando muchas aplicaciones electrónicas que usan tungsteno o alambre de tungsteno, no se puede hacer un circuito integrado sin alambre de tungsteno. ¿Por qué es esto?

La mayoría de los circuitos integrados que se fabrican hoy en día comienzan con un lingote de silicio de un solo cristal, llamado boule. Se crea sumergiendo un pequeño cristal semilla en silicio fundido puro en un horno que se ha calentado a aproximadamente 2732 °F (1500 °C).

Al igual que tirar un caramelo, el silicio fundido se estira lentamente y se alarga hasta formar una bola, formando un cristal cilíndrico más grande. Una vez que se solidifica, el cristal se corta en obleas y se pule para proporcionar sustratos planos muy regulares para los semiconductores.

Y el único material que es adecuado para tirar de una bola, y que es el único capaz de funcionar según lo diseñado en la temperatura muy alta del proceso de fabricación del silicio, es un cable hecho de alambre de tungsteno tejido.

Debido a que el tungsteno tiene el menor alargamiento de cualquier material, el alambre de tungsteno puede tirar del silicio a temperaturas de funcionamiento en las que otros materiales con un punto de fusión más bajo se estirarían y romperían.

El alambre de tungsteno reaparece en la fabricación de chips semiconductores como agujas de sonda en voladizo. Estas sondas se utilizan para probar circuitos integrados cuando todavía están colocados en obleas monocristalinas.

(Obtenga más información en nuestro blog Una mirada más cercana a la utilización de alambre de tungsteno para sondas).

boroscopios

Otra aplicación industrial en la que las propiedades de alta temperatura del alambre de tungsteno resultan indispensables es en los boroscopios utilizados para inspeccionar o tomar medidas de los espacios interiores de entornos de muy alta temperatura.

Para áreas que son inaccesibles por otros medios, estos dispositivos ópticos se usan comúnmente en la inspección de motores, turbinas, tuberías y tanques. El alambre de tungsteno permite que el boroscopio mantenga su forma y función en estos entornos hostiles de alta temperatura.

Además, el alambre de tungsteno es invaluable para aplicaciones donde también se requiere rigidez para la entrega en un entorno de alta temperatura. Junto con su resistencia al calor, el alambre de tungsteno trenzado o en espiral proporciona un nivel de rigidez que permite guiar un boroscopio a través del interior que se está inspeccionando, de forma similar a como se guía un endoscopio a través del cuerpo humano en los diagnósticos médicos.

Otra ventaja del tungsteno es su presión de vapor.

Otro beneficio más del tungsteno a altas temperaturas es su presión de vapor extremadamente baja, que entra en juego en aplicaciones como emisores de electrones, implantación de iones y bobinas de metalización al vacío.

Emisores de electrones

Por ejemplo, el alambre de filamento de tungsteno se utiliza como emisor de electrones en dispositivos como microscopios electrónicos de barrido (SEM), microscopios electrónicos de transmisión (TEM) y microsondas utilizadas en sistemas de espectrometría. Debido a su bajo coeficiente de expansión térmica, el alambre de tungsteno puede mantener la forma correcta para generar el haz de electrones.

Implantación de iones

Aquí, la aleación pesada de tungsteno se utiliza como cámara de implantación de iones y como electrodo para generar el haz de iones.

Un método extremadamente sofisticado, la implantación de iones se utiliza en la fabricación de semiconductores y la preparación de superficies metálicas. El proceso mediante el cual los iones se aceleran hacia su objetivo cambia de manera única las propiedades del material de formas que antes eran imposibles de lograr.

Bobinas metalizadoras al vacío

Conceptualmente, un proceso mucho más simple, las bobinas de metalización al vacío hechas de tungsteno se utilizan en el proceso de recubrir las superficies de productos plásticos de bajo costo, como juguetes, joyas, envases de cosméticos y pequeñas piezas decorativas, con evaporaciones de metal. Esto le da a los productos la atractiva ilusión de estar hechos de un metal limpio y brillante.

Los productos (o piezas) se colocan al vacío junto con el metal de recubrimiento (como el aluminio), que se calienta con las bobinas de metalización hasta que se evapora. En un evento dramático y explosivo. La dispersión de vapor resultante se asienta sobre los productos/piezas, cubriendo rápida y completamente sus superficies con una película delgada y uniforme del evaporado metálico.

Se prefiere el uso de alambre de tungsteno dopado en lugar de tungsteno puro, lo que brinda resistencia a la corrosión además de las propiedades mecánicas que permiten que el alambre de tungsteno se use como bobinas de metalización al vacío. El resultado son bobinas metalizadas con una vida útil más prolongada que las bobinas hechas de tungsteno puro (sin dopar).

Las posibilidades son infinitas.

Estos son solo algunos ejemplos de los muchos e intrigantes usos industriales del alambre de tungsteno, un producto que sigue demostrando su valor en aplicaciones donde sus propiedades únicas brindan resultados que son difíciles (quizás incluso imposibles) de lograr a través de otros métodos a un costo comparable.

Para obtener consejos sobre el alambre de tungsteno u otras necesidades de fabricación de metales de precisión, descargue nuestra guía gratuita sobre las propiedades y aplicaciones del alambre de tungsteno.