Caratteristiche del filo di tungsteno

Sotto forma di filo, il tungsteno mantiene molte delle sue preziose proprietà, tra cui l'elevato punto di fusione, un basso coefficiente di dilatazione termica e una bassa pressione di vapore a temperature elevate. Poiché il filo di tungsteno dimostra anche una buona conduttività elettrica e termica, viene ampiamente utilizzato per l'illuminazione di dispositivi elettronici e termocoppie.
I diametri dei fili sono generalmente espressi in millimetri o mil (millesimi di pollice). Tuttavia, il diametro del filo di tungsteno è solitamente espresso in milligrammi: 14,7 mg, 3,05 mg, 246,7 mg e così via. Questa pratica risale ai tempi in cui, in mancanza di strumenti per misurare con precisione fili molto sottili (.001″ fino a .020″ di diametro), la convenzione era di misurare il peso di 200 mm (circa 8″) di filo di tungsteno e calcolare il diametro (D) del filo di tungsteno in base al peso per unità di lunghezza, utilizzando la seguente formula matematica:

D = 0,71746 x radice quadrata (mg peso/200 mm lunghezza)”

La tolleranza del diametro standard è pari a 1s±3% della misurazione del peso, sebbene siano disponibili tolleranze più ristrette, a seconda dell'applicazione del prodotto in filo. Questo metodo per esprimere il diametro presuppone inoltre che il filo abbia un diametro costante, senza variazioni significative, strozzature o altri effetti conici in qualsiasi parte del diametro.
Per fili più spessi (diametro da .020″ a .250″), viene utilizzata la misurazione millimetro o mil; le tolleranze sono espresse in percentuale sul diametro, con una tolleranza standard di士1,5%
La maggior parte del filo di tungsteno è drogato con tracce di potassio creando una struttura a grani allungati e ad incastro che mostra proprietà anti-cedimento dopo la ricristallizzazione. Questa pratica risale all'uso primario del filo di tungsteno nelle lampadine a incandescenza, quando le temperature incandescenti causavano l'abbassamento del filamento e il guasto della lampada. L'aggiunta dei droganti allumina, silice e potassio nella fase di miscelazione delle polveri altererebbe le proprietà meccaniche del filo di tungsteno. Nel processo di stampaggio a caldo e trafilatura a caldo, il filo di tungsteno, l'allumina e il gas di silice e i resti di potassio, conferiscono al filo le sue proprietà anti-cedimento e consentono alle lampadine a incandescenza di funzionare senza archi elettrici e guasti al filamento
Sebbene oggi l’uso del filo di tungsteno si sia espanso oltre i filamenti per le lampade a incandescenza, l’uso di droganti nella produzione del filo di tungsteno continua. Elaborato per avere una temperatura di ricristallizzazione più elevata rispetto allo stato puro, il tungsteno drogato (così come il filo di molibdeno) può rimanere duttile a temperatura ambiente e a temperature operative molto elevate. La struttura allungata e impilata risultante conferisce inoltre al filo drogato proprietà quali buona resistenza allo scorrimento, stabilità dimensionale e lavorazione leggermente più semplice rispetto al prodotto puro (non drogato).

Il filo di tungsteno drogato viene generalmente prodotto in dimensioni da meno di 0,001″ fino a 0,025″ di diametro ed è ancora utilizzato per applicazioni con filamenti di lampade e filamenti di fili, oltre ad essere utile in applicazioni in forno, deposizione e ad alta temperatura. Inoltre, alcune aziende (tra cui Metal Cutting Corporation) offrono filo di tungsteno puro e non drogato per applicazioni in cui la purezza è fondamentale. Al momento, il filo di tungsteno più puro disponibile è puro al 99,99%, realizzato con polvere pura al 99,999%.

A differenza dei prodotti in filo metallico ferroso - che possono essere ordinati in diversi stati ricotti, da completamente duro a un'ampia gamma di condizioni finali più morbide - il filo di tungsteno come elemento puro (e a parte una scelta limitata di leghe) non può mai avere una tale gamma di proprietà. Tuttavia, poiché i processi e le attrezzature variano, le proprietà meccaniche del tungsteno devono variare tra i produttori, perché non esistono due produttori che utilizzano la stessa dimensione della barra pressata, attrezzature specifiche per la pressatura e programmi di trafilatura e ricottura. Pertanto, sarebbe una coincidenza straordinariamente fortunata se il tungsteno prodotto da aziende diverse avesse proprietà meccaniche identiche. In effetti, possono variare fino al 10%. Ma chiedere a un produttore di fili di tungsteno di variare i propri valori di trazione del 50% è impossibile.