Lampu halogen, seperti lampu pijar, harus memiliki struktur kedap udara untuk mencegah gas yang tersegel bocor ke luar. Pada lampu halogen, suhu bohlam harus 250°C atau lebih tinggi sebagai syarat terjadinya siklus halogen, sehingga kaca dengan ketahanan panas yang tinggi seperti kaca kuarsa digunakan untuk bohlam. Kaca kuarsa memiliki koefisien muai panas yang lebih dari 10 kali lebih kecil daripada kaca soda yang digunakan pada bola lampu pada umumnya. Kaca silika menggunakan kawat timah yang terbuat dari paduan besi dan nikel yang disebut kawat Dumet, dan karena koefisien muai panasnya relatif dekat, kaca ini dapat disegel apa adanya. Karena kaca kuarsa digunakan dalam lampu halogen, agar sesuai dengan koefisien pemuaian termal, kawat timah lurus tidak disegel dengan kaca, tetapi foil logam molibdenum ultra tipis dengan ketebalan 20 hingga 30 μm (0,02 mm hingga 0,03 mm). digunakan. Jika molybdenum foil lebih tebal dari ini, retakan akan terjadi pada kaca kuarsa karena perbedaan koefisien muai panas, sehingga tidak mungkin mempertahankan kedap udara. Menjadi.

Kawat timah terbuat dari molibdenum atau tungsten.
Seperti molibdenum foil di bagian penyegelan, kawat timah ini tidak memiliki koefisien muai panas yang sama dengan kaca kuarsa, sehingga disegel rapat, tetapi tidak dipatuhi dengan ketat. Hanya bagian foil molibdenum yang bersentuhan erat dengan kaca kuarsa, dan ini menjaga struktur kedap udara. Kabel timah yang keluar dari bagian bohlam yang disegel selalu terpapar ke udara luar dan berada dalam atmosfer bersuhu tinggi saat dinyalakan. di atmosfer bersuhu tinggi. Kawat timah secara bertahap teroksidasi dan akhirnya berkembang menjadi foil molibdenum segel. Saat oksidasi berlangsung, kenaikan suhu dan tekanan termal karena nilai resistansi yang meningkat akan merusak bagian penyegelan.

Salah satu cara untuk mencegah kerusakan ini adalah dengan merawat molibdenum foil itu sendiri untuk mencegah oksidasi. Yang pertama adalah metode menanamkan zat yang terdiri dari kromium, aluminium, silikon, titanium, tantalum, paladium, dll. Dengan implantasi ion ke dalam foil molibdenum itu sendiri atau konduktor luar itu sendiri. Metode kedua adalah melapisi permukaan molibdenum foil dengan film tahan oksidasi yang terbuat dari silikon oksida.
Molybdenum foil teroksidasi dalam atmosfer bersuhu tinggi, dan mulai teroksidasi secara bertahap pada suhu di atas 200°C di udara. Sebagai tindakan anti-oksidasi, pendinginan paksa bagian penyegelan dengan udara terkompresi atau memasang heat sink untuk menghilangkan panas dari bagian penyegelan adalah efektif.
Di perusahaan kami, kami mengisi dasar aluminium dari pemanas titik halogen dengan bubuk oksida logam, yang memiliki konduktivitas termal yang baik, untuk mempercepat pembuangan panas dari heat sink.

Tentang bola kaca kuarsa

Karena siklus halogen, bola lampu halogen harus terbuat dari kaca tahan panas dengan suhu 250°C atau lebih tinggi saat dinyalakan. Selain itu, gas lembam dan gas halogen di dalam bohlam disegel pada tekanan tinggi 1×10^5~4×10^5Pa, dan tekanan selama penerangan mencapai 1,3 hingga 7,0 kali ini. Kaca kuarsa digunakan untuk alasan ini. Kaca silika adalah bahan dengan koefisien muai panas yang sangat rendah, sehingga meskipun ada perbedaan suhu pada permukaan kaca, tekanan panasnya kecil, dan dapat mengatasi perubahan suhu yang tiba-tiba. Kaca kuarsa adalah zat dengan kemurnian tinggi, tetapi mengandung sedikit pengotor. Pencucian pengotor ini terkait erat dengan suhu, dan dalam kasus kaca kuarsa, pencucian pengotor dan penetrasi gas yang terisi dimulai sekitar 800°C. Alasan mengapa suhu bola lampu halogen harus dijaga di bawah 800°C, sebaiknya di bawah 700°C, adalah hubungan antara pengotor dan suhu. Jika keseimbangan gas di dalam lampu halogen berubah, hal itu akan menyebabkan menghitam dan memperpendek umur lampu.
Di antara kotoran ini, sejumlah kecil air tercampur. Gelas adalah bahan tahan air dan Anda tidak dapat melihat air di dalam gelas dan biasanya tidak menjadi masalah. Air ini ada sebagai gugus hidroksil (gugus hidroksil) pada suhu tinggi. Ketika suhu naik di atas 600°C, gugus hidroksil larut ke dalam lampu, dan bahkan sejumlah kecil air menyebabkan siklus air, mempercepat konsumsi tungsten. Dalam “siklus air”, uap air terurai pada permukaan tungsten suhu tinggi menjadi tungsten oksida dan atom hidrogen. Tungsten oksida menguap dan menempel pada dinding kaca, dan atom hidrogen menghilangkan oksida oksigen ini dan kembali menjadi uap air. Dapat dipahami bahwa penguapan tungsten yang berulang ini mempercepat konsumsinya.
Pada saat ini, siklus halogen juga terjadi pada waktu yang sama pada lampu halogen. Redeposisi filamen tungsten karena siklus halogen dan penguapan filamen tungsten karena siklus air menyebabkan permukaan filamen tungsten menjadi tidak rata dalam waktu singkat, mengakibatkan pemutusan. Karena itu, sebaiknya gunakan kaca kuarsa dengan kadar air rendah. Selain itu, sangat ideal untuk menggunakan proses pembuatan yang mencegah masuknya air (oksigen) selama proses pemrosesan menjadi lampu halogen. Jika tercampur, dapat dihilangkan dengan perlakuan panas pada suhu 800 derajat atau lebih, atau dengan memasukkan pengambil oksigen ke dalam lampu untuk menyerapnya.

Perawatan pembersihan permukaan kaca kuarsa

Jika permukaan kaca kuarsa dipanaskan bahkan dengan sedikit kotoran yang menempel, kotoran akan meresap ke dalam kaca, menyebabkan penurunan kekuatan, penghambatan siklus halogen, dan devitrifikasi di mana transparansi kaca hilang.
Oleh karena itu, perlu dilakukan proses pembersihan. . Larutkan permukaan kaca kuarsa dengan asam fluorida untuk menghilangkan kotoran. Benamkan dalam 5% sampai 10% asam hidrofluorik selama beberapa menit, dan bilas asam hidrofluorat secara menyeluruh dengan air murni. Asam fluorida adalah bahan kimia yang sangat berbahaya bagi tubuh manusia, sehingga amonium fluorida, yang kurang berbahaya, sering digunakan.
Untuk meminimalkan terjadinya devitrifikasi, jangan memegang kaca kuarsa dengan tangan kosong.

Tentang pemrosesan kaca kuarsa

Kaca kuarsa diproses dengan memanaskannya pada suhu tinggi (sekitar 2000°C) dengan kompor gas, dll., dan menekannya dengan batang karbon atau logam untuk merusaknya, atau dengan menekannya dengan cetakan logam.
Pembakar gas yang ideal adalah nyala oksi-hidrogen. Dalam pembakar gas, oksigen dan hidrogen sudah dicampur sebelumnya, dan kemudian dihembuskan dari nosel dengan kecepatan tinggi untuk membakarnya. , Ada “kompor gas campuran canggih” yang terbakar. Yang terakhir memiliki kecepatan nyala yang lebih kecil dan cocok untuk memproses area kuarsa yang luas.
Jenis pencampuran akar mencegah pembakaran masuk ke nosel dengan menciptakan aliran berkecepatan tinggi di dalam nosel, jadi pada dasarnya nyala api juga menjadi aliran berkecepatan tinggi. Format pembakar gas ini cocok untuk memanaskan area kecil.
Jika kecepatan aliran nosel pembakar gas tipe pencampuran akar ini berkurang, pembakaran akan masuk ke nosel (fenomena kilas balik), dan gas campuran oksigen-hidrogen di dalam pembakar gas akan meledak dan terbakar sekaligus, menghasilkan suara ledakan yang keras. . Jika dibiarkan dalam keadaan ini, pembakaran dapat berlanjut di dalam mixer gas, dan sekitar mixer akan terbakar.
Api campuran gas metana atau gas propana dan oksigen terkadang digunakan dalam pemrosesan kuarsa karena alasan ekonomis. Dalam hal ini, gas bahan bakar ini tidak bercampur dengan oksigen secepat hidrogen dan memiliki suhu pembakaran yang lebih rendah. Oleh karena itu, kebanyakan dari mereka adalah “pembakar gas tipe pencampuran akar”.
Pembakar gas dengan beberapa lubang nosel digunakan untuk memanaskan area yang luas. Titik pemanasan cukup dekat dengan nosel, dan kecepatan aliran nyala cepat, sehingga cenderung mendorong dan merusak kaca yang dipanaskan dan dilunakkan. Jika Anda menghentikan gas secara tiba-tiba dari kompor gas ini, kecepatan aliran nozzle akan berkurang dan akan terjadi back fire sehingga menimbulkan suara ledakan.
Untuk menghindarinya, Anda dapat menghentikan oksigen secara perlahan terlebih dahulu lalu menghentikan bahan bakar gas, atau menghentikan bahan bakar gas terlebih dahulu dan mengeluarkannya. Either way, kecepatan aliran akan turun, sehingga kilas balik akan mudah terjadi, dan operasi mematikan cepat tidak akan mungkin dilakukan. Untuk melakukan operasi pemutusan cepat, hentikan gas pembakaran dan tiupkan udara ke dalam mixer pada saat yang sama untuk meniup tanpa mengurangi kecepatan aliran nosel.
Pembakar gas ini juga membutuhkan perhatian pada penyalaannya. Adalah normal untuk memadamkan gas bahan bakar terlebih dahulu untuk menyalakan api dan kemudian memadamkan oksigen, tetapi tidak mungkin untuk menyala dengan cepat. Penyalaan yang sering dapat ditangani dengan penyalaan dengan pembakar pengapian khusus (nyala hidrogen) dengan secara bersamaan memancarkan gas bahan bakar dan oksigen pada laju aliran yang telah ditetapkan.
Saat kaca menjadi panas dan cukup lunak, dapat diproses. Kaca kuarsa dapat menempel pada logam selama pengepresan bekerja dengan cetakan logam. Karbon efektif sebagai bahan pelepas untuk mencegah hal ini. Ketika karbon bersentuhan dengan kuarsa suhu tinggi, itu menguranginya untuk menghasilkan COx dan sangat demoulds. Sebagai metode pengisian karbon, minyak umumnya digunakan.
Saat kuarsa dipanaskan hingga suhu tinggi dan melunak, silika melekat pada area sekitarnya dan menjadi putih keruh. Ini karena kuarsa menguap akibat pemanasan dan melekat pada bagian bersuhu rendah. Untuk mencegah hal ini sebisa mungkin, ada metode pengaplikasian udara atau kompor gas ke bagian yang cenderung menempel silika.
Penguapan kuarsa sangat parah dalam mengurangi nyala api. Hal ini diduga karena kuarsa direduksi menjadi SiO2, sehingga lebih mudah menguap. Oleh karena itu, silika akan lebih kecil kemungkinannya untuk menempel jika nyala pemrosesan diatur ke nyala oksigen berlebih. Namun, jenis nyala api ini memiliki daya pemanasan yang lebih lemah dibandingkan dengan kecepatan aliran, dan karena tidak memiliki aksi pereduksi, molibdenum foil cenderung teroksidasi dan pecah selama pekerjaan penyegelan.
Silika yang menempel harus dibakar dengan api oksigen berlebih atau dihilangkan dengan asam fluorida. Namun, itu tidak dapat digunakan sebagai lampu setelah penyegelan.
Pengepresan harus dilakukan dalam waktu sesingkat mungkin. Saat ditekan dalam waktu lama, suhu kuarsa turun dengan cepat, meninggalkan retakan dan distorsi yang kuat.

Penghapusan distorsi setelah pemrosesan kaca kuarsa

Saat kaca kuarsa diproses, distorsi terjadi karena distribusi suhu selama pemrosesan. Regangan adalah keadaan di mana gaya tekan atau gaya tarik tetap ada di antara molekul-molekul di dalam kuarsa. Distorsi dapat dikonfirmasi secara visual dengan “pengukur distorsi” yang menggunakan cahaya terpolarisasi.
Karena regangan sisa ini mengurangi kekuatan kaca kuarsa, ia tidak dapat menahan tekanan internal selama pengoperasian lampu, menyebabkannya pecah atau retak, yang menyebabkan kegagalan awal lampu karena kebocoran gas yang tersegel. Selain itu, saat mengganti lampu, lampu dapat pecah meskipun Anda tidak menggunakan banyak tenaga.
Annealing dilakukan untuk menghilangkan regangan sisa. Regangan sisa dapat sangat dikurangi dengan menahan bagian yang diproses pada suhu di atas titik anil, memanaskannya kembali, dan kemudian mendinginkannya secara perlahan sehingga regangan tidak terjadi lagi. Waktu penahanan dan laju pendinginan yang optimal bergantung pada bentuk material. Pemanasan pada suhu tinggi juga memiliki keuntungan membakar dan membulatkan retakan kecil yang terjadi selama pengepresan agar tidak berbahaya.
Bahkan jika Anda tidak memiliki tungku penghilang distorsi khusus, jika Anda bekerja dengan hati-hati dengan titik-titik ini, distorsi dapat dihilangkan sejauh tidak ada kerusakan yang sebenarnya. Namun, sulit untuk sepenuhnya menghilangkan distorsi sejauh itu tidak dapat dideteksi dengan pengukur regangan.

Lampu halogen menggunakan kaca selain kaca kuarsa

Bohlam kaca kuarsa bukan persyaratan wajib untuk bahan bohlam lampu halogen. Lampu halogen yang menggunakan kaca (kaca aluminosilikat atau kaca borosilikat dengan koefisien pemuaian yang sesuai dengan molibdenum) yang dapat menahan suhu cukup tinggi, meskipun tidak setinggi kaca kuarsa, dan menggunakan metode penyegelan normal yang tidak menggunakan menggagalkan. juga ada. Ini adalah varietas yang diproduksi secara massal dan digunakan sebagai cara untuk menurunkan biaya. Namun, ini tidak dapat diterapkan pada lampu halogen keluaran tinggi dan tidak cocok untuk produksi lot kecil.

Perlakuan panas tungsten

Titik leleh tungsten adalah 3422°C, yang merupakan titik leleh tertinggi di antara logam. Dari sudut pandang pemrosesan, ia memiliki suhu transisi ulet-ke-getas yang tinggi dan kerapuhan suhu rendah pada suhu kamar. Ini adalah logam yang sulit untuk diproses karena kekuatan ikatan pada batas butir lemah dan mudah retak dari batas butir.
“Penambahan renium (Re) diketahui dapat meningkatkan keuletan tungsten pada suhu rendah, tetapi merupakan logam yang paling mahal dan tidak praktis.Alternatifnya adalah penyempurnaan struktur butir dengan metalurgi serbuk dan proses pemrosesan termal. Diekstraksi dari tambang dan dijadikan bubuk, tungsten dibentuk oleh metalurgi serbuk. Dalam tungsten yang dipadatkan ini, ukuran dan bentuk bubuk yang disinter (bentuk butiran equiaxial) dihancurkan dan diregangkan dengan pengerjaan plastik seperti penggulungan dan penarikan kawat, menghasilkan sejumlah besar dislokasi dan mengurangi ukuran butiran kristal. dan bentuk butirannya juga memanjang ke arah tertentu.Akibatnya, menjadi mungkin untuk menurunkan suhu transisi ulet-getas hingga mendekati suhu kamar dengan mempromosikan penyempurnaan struktur butiran termal. Pengerjaan plastik dikategorikan menurut suhu selama pemrosesan. Jika suhunya mendekati suhu kamar, itu adalah “pengerjaan dingin”, jika lebih dari setengah titik leleh, itu adalah “pengerjaan panas”, dan jika kurang dari setengahnya, itu adalah “pengerjaan hangat”.Dalam pengerjaan panas, sulit untuk memproses produk tipis dan tipis secara seragam karena penurunan suhu selama pemrosesan, sehingga filamen diproduksi dengan pengerjaan dingin. Anil penghilang stres diperlukan karena regangan tetap berada dalam struktur selama pengerjaan dingin. Pengerjaan dingin menghasilkan banyak regangan elastis, sehingga rekristalisasi kemungkinan besar terjadi, dan bahkan paparan sementara terhadap suhu tinggi akan menyebabkan rekristalisasi, mempercepat penggetasan antar butir di wilayah suhu rendah. Rekristalisasi menyebabkan kendur karena deformasi mulur filamen. ”

Tentang rekristalisasi

Rekristalisasi mengacu pada pembentukan dan pertumbuhan butiran kristal baru, yang sama sekali berbeda dari butiran kristal yang dihasilkan oleh pemrosesan, dan yang tidak mengandung cacat seperti dislokasi, untuk membentuk struktur butiran kristal yang sama sekali berbeda dari struktur yang diproses. Disebut.
Rekristalisasi adalah proses terpisah dari pemulihan, di mana butir baru dihasilkan dikelilingi oleh batas butir sudut tinggi yang tidak mengandung cacat seperti dinding sel atau dislokasi, dan butir ini tumbuh dengan memakan butir yang berdekatan. Melakukan. Saat butir kristal tumbuh dan batas butir bergerak, cacat seperti dinding sel dan dislokasi pada butir kristal yang ada menghilang.
Dipercayai bahwa kristal baru ini berasal dari tempat di mana regangan elastis terkonsentrasi pada struktur butir yang ada (intragranula atau batas butir). Inti rekristalisasi lebih mungkin terjadi pada material pengerjaan dingin dengan tingkat kerja tinggi, yang menghasilkan banyak regangan elastis, dan rekristalisasi dimulai pada 900 hingga 1000°C. Semakin banyak inti rekristalisasi yang dihasilkan, semakin banyak butir rekristalisasi setelah tumbuh, sehingga ukuran butir rekristalisasi cenderung semakin kecil. Oleh karena itu, jika ketangguhan pada suhu rendah ditingkatkan dengan memurnikan butiran kristal dengan pengerjaan dingin, rekristalisasi kemungkinan akan terjadi, bahkan jika terkena suhu tinggi untuk sementara, rekristalisasi terjadi dan penggetasan batas butir dipromosikan di daerah suhu rendah. Perlu dicatat bahwa kumparan filamen yang terbuat dari kawat tungsten murni berubah bentuk (deformasi mulur) karena sedikit gaya eksternal seperti beratnya sendiri karena fenomena geser pada batas butir yang memanjang ke arah radial filamen bila digunakan pada ketinggian suhu. Filamen yang cacat menyebabkan panas berlebih lokal dan rentan terhadap pemutusan.

Tentang doping tungsten

Sebagai penanggulangan, ada metode doping kalium di mana kalium (K), silikon (Si), dan aluminium (Al) ditambahkan selama metalurgi serbuk. Selama perlakuan panas, silikon dan aluminium menguap, dan kalium menguap menjadi tungsten, menciptakan gelembung Gelembung ini mengarah pada stabilisasi struktur mikro dan mempersulit terjadinya rekristalisasi. Filamen yang digunakan dalam lampu halogen adalah tungsten yang diolah ini.
Sifatnya juga berubah tergantung pada jumlah kalium yang ditambahkan. Jika jumlahnya besar, suhu rekristalisasi naik, tetapi keuletan pada suhu rendah memburuk dan pemrosesan menjadi sulit. Dengan cara ini, kualitas dan kuantitas penting untuk menstabilkan kinerja dan kualitas. “Namun, setelah jangka waktu yang lama, gelembung-gelembung akibat doping ini berangsur-angsur berkumpul dan membentuk gelembung-gelembung besar di dalam filamen. Ini adalah faktor yang membatasi masa pakai lampu, tetapi tekanan tinggi dari gas yang diisikan ke dalam lampu halogen menekan pertumbuhan dan perluasan gelembung ini (lubang doping). Dalam hal ini juga, gas tersegel bertekanan tinggi diyakini berkontribusi pada umur lampu yang panjang. Selain itu, pengotor dalam gelembung ini pada akhirnya akan meletus ke dalam gas yang terisi di dalam lampu, menyebabkan keseimbangan halogen dari gas yang terisi tersebut terganggu dan kemungkinan menyebabkan menghitam. , yang menghambat siklus halogen). Inilah salah satu penyebab menghitam yang terjadi beberapa ratus jam setelah dimulainya penerangan.

Perawatan permukaan kumparan tungsten

Kumparan filamen dapat digunakan apa adanya tanpa perawatan permukaan apa pun, tetapi dibersihkan sebelum dipasang ke lampu untuk menghilangkan kotoran dan mencegah oksidasi. Akhirnya, perlakuan panas atmosfer dilakukan dengan menggunakan hidrogen.
Perawatan pembersihan umumnya dilakukan dengan merebus kumparan tungsten dalam larutan natrium hidroksida (NaOH) 10% selama sekitar 10 menit. Jika pengetsaan permukaan diperlukan, perlakuan asam hidrofluorat (HF) 5% dilakukan, dan permukaannya dikorosi dengan larutan encer kalium ferrisanida alkali. Terakhir, bilas hingga bersih dengan air bersih.
Setelah itu, penyangga (jangkar atau penyangga) dipasang ke filamen koil, dan molibdenum foil serta batang timah eksternal dilas. Setelah itu, permukaan dapat diolah lagi dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) berair.
Akhirnya, perlakuan panas atmosfer dilakukan dengan menggunakan hidrogen. Hidrogen memiliki metode pembakaran menggunakan hidrogen kering dan hidrogen basah.