Eigenschaften von Wolframdraht

In Drahtform behält Wolfram viele seiner wertvollen Eigenschaften, darunter seinen hohen Schmelzpunkt, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen niedrigen Dampfdruck bei erhöhten Temperaturen. Da Wolframdraht auch eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweist, wird er häufig für die Beleuchtung elektronischer Geräte und Thermoelemente verwendet.
Drahtdurchmesser werden im Allgemeinen in Millimetern oder Mils (Tausendstel Zoll) ausgedrückt. Allerdings wird der Durchmesser des Wolframdrahts normalerweise in Milligramm ausgedrückt – 14,7 mg, 3,05 mg, 246,7 mg und so weiter. Diese Praxis geht auf die Zeit zurück, als es an Werkzeugen zum genauen Messen sehr dünner Drähte (0,001″ bis 0,020″ im Durchmesser) mangelte und die Konvention darin bestand, das Gewicht von 200 mm (ca. 8″) Wolframdraht zu messen und zu berechnen der Durchmesser (D) des Wolframdrahtes basierend auf dem Gewicht pro Längeneinheit, unter Verwendung der folgenden mathematischen Formel:

D = 0,71746 x Quadratwurzel (mg-Gewicht/200 mm Länge)“

Die Standarddurchmessertoleranz beträgt 1 bis 3 % des Gewichtsmaßes, es sind jedoch je nach Anwendung des Drahtprodukts auch engere Toleranzen möglich. Bei dieser Methode zur Angabe des Durchmessers wird auch davon ausgegangen, dass der Draht einen konstanten Durchmesser hat, ohne nennenswerte Schwankungen, Einschnürungen oder andere konische Effekte an irgendeiner Stelle des Durchmessers.
Für dickere Drähte (0,020″ bis 0,250″ Durchmesser) wird die Millimeter- oder Mil-Maßeinheit verwendet; Die Toleranzen werden als Prozentsatz des Durchmessers ausgedrückt, mit einer Standardtoleranz von 士1,5 %
Die meisten Wolframdrähte sind mit Spuren von Kalium dotiert, wodurch eine längliche, ineinandergreifende Kornstruktur entsteht, die nach der Rekristallisation nicht durchhängt. Diese Praxis geht auf die primäre Verwendung von Wolframdraht in Glühlampen zurück, als weißglühende Temperaturen zum Durchhängen des Glühfadens und zum Ausfall der Lampe führten. Die Zugabe der Dotierstoffe Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Kalium beim Pulvermischen würde die mechanischen Eigenschaften des Wolframdrahts verändern. Beim Heißkneten und Heißziehen des Wolframdrahtes entgasen Aluminiumoxid und Siliziumdioxid und das Kalium bleibt zurück, was dem Draht seine nicht durchhängenden Eigenschaften verleiht und den Betrieb von Glühlampen ohne Lichtbogenbildung und Glühwendelausfall ermöglicht
Während die Verwendung von Wolframdraht heute über die Verwendung von Glühfäden für Glühlampen hinausgeht, werden bei der Herstellung von Wolframdrähten weiterhin Dotierstoffe verwendet. Dotiertes Wolfram (sowie Molybdändraht) wird so verarbeitet, dass es eine höhere Rekristallisationstemperatur als im reinen Zustand aufweist, und kann bei Raumtemperatur und bei sehr hohen Betriebstemperaturen duktil bleiben. Die resultierende längliche, gestapelte Struktur verleiht dem dotierten Draht auch Eigenschaften wie eine gute Kriechfestigkeit, Dimensionsstabilität und eine etwas einfachere Bearbeitung als das reine (undotierte) Produkt.

Dotierter Wolframdraht wird typischerweise in Größen von weniger als 0,001″ bis 0,025″ Durchmesser hergestellt und wird immer noch für Lampenfilament- und Drahtfilamentanwendungen verwendet und ist auch bei Ofen-, Abscheidungs- und Hochtemperaturanwendungen von Vorteil. Darüber hinaus bieten einige Unternehmen (einschließlich Metal Cutting Corporation) reinen, undotierten Wolframdraht für Anwendungen an, bei denen die Reinheit von größter Bedeutung ist. Derzeit ist der reinste verfügbare Wolframdraht zu 99,99 % rein und besteht zu 99,999 % aus reinem Pulver.

Im Gegensatz zu Produkten aus Eisenmetalldrähten, die in 1n verschiedenen Glühzuständen bestellt werden können, von völlig hart bis zu einem breiten Spektrum weicherer Endzustände, kann Wolframdraht als reines Element (und abgesehen von einer begrenzten Auswahl an Legierungen) niemals eine solche Bandbreite aufweisen Eigenschaften. Da jedoch Prozesse und Ausrüstung unterschiedlich sind, müssen die mechanischen Eigenschaften von Wolfram von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein, da keine zwei Hersteller die gleiche Pressstangengröße, spezifische Gesenkausrüstung sowie Zieh- und Glühpläne verwenden. Daher wäre es ein äußerst glücklicher Zufall, wenn von verschiedenen Unternehmen hergestelltes Wolfram identische mechanische Eigenschaften hätte. Tatsächlich können sie um bis zu 10 % variieren. Aber von einem Hersteller von Wolframdrähten zu verlangen, dass er seine eigenen Zugwerte um 50 % variiert, ist unmöglich.