Produzione di fili di tungsteno

La produzione di filamenti di tungsteno utilizza principalmente il paratungstato di ammonio (APT) come materia prima. Il processo generale prevede la calcinazione dell'APT nell'aria a circa 500 gradi per produrre triossido di tungsteno o la sua leggera riduzione in idrogeno a circa 450 gradi per produrre ossido di tungsteno blu. I filamenti di tungsteno per lampade a incandescenza richiedono l'aggiunta di piccole quantità di ossido di potassio, biossido di silicio e ossido di alluminio al triossido di tungsteno o all'ossido di tungsteno blu; l'importo totale di questi tre non dovrebbe superare l'1%.

L'ossido di tungsteno drogato viene quindi ridotto in polvere di tungsteno metallico utilizzando idrogeno. Il processo di riduzione prevede generalmente due fasi: in primo luogo, riduzione a biossido di tungsteno (ossido di tungsteno marrone) a circa 630 gradi e, in secondo luogo, riduzione a polvere di tungsteno metallico a circa 820 gradi. Lo scopo di queste due fasi di riduzione è garantire che il potassio aggiunto venga completamente utilizzato e controllare la dimensione delle particelle di polvere. La polvere di tungsteno drogato risultante viene quindi pressata in strisce rettangolari lunghe e sottili in uno stampo appositamente progettato. Una barra di tungsteno viene sinterizzata facendo passare una corrente elettrica attraverso l'idrogeno gassoso e riscaldandola utilizzando l'auto-resistenza (raggiungendo temperature di circa 3000 gradi). Dopo la sinterizzazione la densità della barra di tungsteno può raggiungere oltre l'85% del valore teorico. Questa barra di tungsteno può quindi essere forgiata in barre di tungsteno con un diametro di circa 3 mm utilizzando un metodo di forgiatura rotativa e ulteriormente trasformata in fili di tungsteno di vari spessori utilizzando un metodo di trafilatura-.

Quando il diametro del filo di tungsteno raggiunge il livello del micrometro, è difficile misurarne con precisione il diametro utilizzando i calibri convenzionali. Pertanto, a livello internazionale, lo spessore dei fili di tungsteno con diametro inferiore a 0,2 mm è solitamente espresso dal peso di una sezione di filo lunga 200 mm.