Caractéristiques du fil de tungstène

Sous forme de fil, le tungstène conserve bon nombre de ses propriétés précieuses, notamment son point de fusion élevé, son faible coefficient de dilatation thermique et sa faible pression de vapeur à des températures élevées. Étant donné que le fil de tungstène présente également une bonne conductivité électrique et thermique, il est largement utilisé pour l'éclairage des appareils électroniques et des thermocouples.
Les diamètres des fils sont généralement exprimés en millimètres ou en mils (millièmes de pouce). Cependant, le diamètre du fil de tungstène est généralement exprimé en milligrammes : 14,7 mg, 3,05 mg, 246,7 mg, etc. Cette pratique remonte à l'époque où, faute d'outils pour mesurer avec précision des fils très fins (0,001″ jusqu'à 0,020″ de diamètre), la convention était de mesurer le poids de 200 mm (environ 8″) de fil de tungstène et de calculer le diamètre (D) du fil de tungstène basé sur le poids par unité de longueur, en utilisant la formule mathématique suivante :

D = 0,71746 x racine carrée (mg de poids/200 mm de longueur) »

La tolérance de diamètre standard est de 1 à 3 % de la mesure du poids, bien que des tolérances plus strictes soient disponibles, en fonction de l'application du produit métallique. Cette méthode d'expression du diamètre suppose également que le fil a un diamètre constant, sans va「1ation significative, rétrécissement ou autre effet conique sur le diamètre.
Pour les fils plus épais (diamètre de 0,020″ à 0,250″), la mesure en millimètre ou en mil est utilisée ; les tolérances sont exprimées en pourcentage du diamètre, avec une tolérance standard de 1,5%
La plupart des fils de tungstène sont dopés avec des traces de potassium, créant une structure de grains allongés et imbriqués qui présente des propriétés anti-affaissement après recristallisation. Cette pratique remonte à l'utilisation principale du fil de tungstène dans les ampoules à incandescence, lorsque les températures brûlantes provoquaient un affaissement du filament et une panne de la lampe. L'ajout des dopants alumine, silice et potassium lors de l'étape de mélange des poudres modifierait les propriétés mécaniques du fil de tungstène. Lors du processus de sertissage à chaud et d'étirage à chaud, le fil de tungstène, l'alumine et la silice dégagent des gaz et le potassium reste, conférant au fil ses propriétés anti-affaissement et permettant aux ampoules à incandescence de fonctionner sans arc ni défaillance du filament.
Même si l'utilisation du fil de tungstène s'est aujourd'hui étendue au-delà des filaments pour lampes à incandescence, l'utilisation de dopants dans la fabrication du fil de tungstène se poursuit. Traité pour avoir une température de recristallisation plus élevée que lorsqu'il est à l'état pur, le tungstène dopé (ainsi que le fil de molybdène) peut rester ductile à température ambiante et à des températures de fonctionnement très élevées. La structure allongée et empilée qui en résulte confère également au fil dopé des propriétés telles qu'une bonne stabilité dimensionnelle de résistance au fluage et un usinage légèrement plus facile que le produit pur (non dopé).

Le fil de tungstène dopé est généralement produit dans des tailles allant de moins de 0,001″ à 0,025″ de diamètre et est toujours utilisé pour les applications de filaments de lampes et de filaments métalliques, tout en étant bénéfique dans les applications de four, de dépôt et à haute température. De plus, certaines sociétés (dont Metal Cutting Corporation) proposent du fil de tungstène pur et non dopé pour les applications où la pureté est primordiale. À l'heure actuelle, le fil de tungstène le plus pur disponible est pur à 99,99 %, fabriqué à partir de poudre pure à 99,999 %.

Contrairement aux produits en fils de métaux ferreux — qui peuvent être commandés dans différents états recuits, allant de conditions finales très dures à une large gamme de conditions finales plus douces — le fil de tungstène en tant qu'élément pur (et en dehors d'un choix limité d'alliages) ne peut jamais avoir une telle gamme de propriétés. Cependant, étant donné que les processus et les équipements varient, les propriétés mécaniques du tungstène doivent varier d'un fabricant à l'autre, car aucun fabricant n'utilise la même taille de barre pressée, l'équipement de sertissage spécifique et les programmes d'étirage et de recuit. Ce serait donc une coïncidence remarquablement heureuse si le tungstène fabriqué par différentes sociétés avait des propriétés mécaniques identiques. En fait, ils peuvent varier jusqu'à 10 %. Mais demander à un fabricant de fils de tungstène de faire varier ses propres valeurs de traction de 50 % est impossible.