Geschichte des Wolframdrahtes
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WolframDraht ist ein Filament, das durch Schmieden und Ziehen von Wolframstäben hergestellt wird. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften findet Wolframdraht ein breites Anwendungsspektrum. Wolframfäden werden beispielsweise in elektrischen Lichtquellen wie Glüh- und Halogenlampen verwendet. In diesem Artikel werden wir die Geschichte des Wolframdrahtes behandeln.
Die Entwicklung der Wolfram-Glühfadenindustrie war von Anfang an eng mit der Glühlampenindustrie verbunden.
Im Jahr 1878 erfand Edison die Kohlefaden-Glühbirne. Diese Art von Glühbirne hat jedoch gravierende Nachteile, vor allem ihre kurze Lebensdauer. Edison experimentierte 1879 mit Kohlenstoffdraht und verwendete ihn Hunderte von Stunden lang. Obwohl „Kohlenstoff“ einen hohen Schmelzpunkt (3550 Grad) hat, ist seine „Sublimationstemperatur“ sehr niedrig. Es sublimiert bei niedrigen Temperaturen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand, ist daher leicht zu verbrauchen, hat eine kurze Lebensdauer und muss vollständig von der Luft isoliert werden (es brennt in der Luft).
Fast 20 Jahre später (1897) wurde Kohlenstoffdraht durch Osmiumdraht und Tantaldraht ersetzt, aber aufgrund der niedrigeren Schmelzpunkte von Os und Ta waren die Betriebstemperatur und die Lichtausbeute geringer.
Im Jahr 1903 wurde nach dem Patent von A.Just und F.Hannaman der erste Wolframdraht in Ungarn hergestellt. Im Jahr 1904 verwendeten A. Just und F. Hannaman ein kohlenstofffreies Bindemittel, das mit einer Wolframverbindung vermischt, zu Filamenten extrudiert und dann in Wasserstoff erhitzt wurde, um sie zu Metall zu reduzieren. Der mit dieser Methode hergestellte Wolframdraht ist sehr spröde, aber da seine Lichtausbeute viel besser ist, hat er Kohlenstoffdraht, Osmiumdraht und Tantaldraht zur Herstellung von Glühbirnen ersetzt.
Mit keiner der oben genannten Methoden kann feiner Wolframdraht hergestellt werden. Um dieses Problem zu lösen, wurde 1907 eine Wolframlegierung mit niedrigem Nickelgehalt eingeführt. Es wird durch mechanische Bearbeitung hergestellt, seine starke Sprödigkeit erschwert jedoch seine Anwendung.
Im Jahr 1913 erfand Pinch den thorierten Wolframfaden (ThO2-Gehalt: 1 % bis 2 %), der die Sprödigkeit von Glühlampenfäden erheblich reduzierte. Das Durchhängen des Filaments stellt zunächst kein Problem dar, da das Filament an dieser Stelle gerade ist. Doch nach 1913 änderte Langmuir den geraden Draht in einen Spiraldraht. Wenn die Glühbirne in Betrieb ist, führt die hohe Betriebstemperatur und das Eigengewicht dazu, dass der Glühfaden durchhängt, und es ist für reines Wolfram und thoriertes Wolfram schwierig, die Nutzungsanforderungen zu erfüllen.
Um die Probleme des Durchhängens und der kurzen Lebensdauer von Wolframdrähten zu lösen, erfand A. Pacz 1917 einen Wolframdraht, der sich bei hohen Temperaturen „nicht verformt“. Doch die ersten nicht durchhängenden Wolframfäden waren spröder als thorierte Wolframfäden, weshalb einige Glühbirnenhersteller darauf bestanden, thorierte Wolframfäden zu verwenden.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Verbesserung des Herstellungsverfahrens für nicht durchhängenden Wolframdraht wurde jedoch allmählich erkannt, dass die gleichzeitige Zugabe von K-, Si- und Al-Verbindungen zu Wolframoxid dazu führen kann, dass der Wolframdraht bei hohen Temperaturen eine gute Durchbiegungsbeständigkeit aufweist. Dies wird oft als „AKS-Wolframdraht“ bezeichnet, was „nicht durchhängender Wolframdraht“ oder „dotierter Wolframdraht“ bedeutet.
