El revestimiento de vidrio es un proceso inventado en 1924 por GF Taylor y convertido en una máquina de producción por Ulitovski para producir finos filamentos metálicos revestidos de vidrio de solo unos pocos micrómetros de diámetro .
En este proceso, conocido como "proceso de alambre de Taylor" o "proceso de microalambre" o "proceso de Taylor-Ulitovski", el metal que se va a producir en forma de microalambre se mantiene en un tubo de vidrio, típicamente un borosilicato.composición, que se cierra en un extremo. Este extremo del tubo se calienta luego para ablandar el vidrio a una temperatura a la que la parte metálica está en estado líquido y el vidrio se puede estirar para producir un capilar de vidrio fino que contiene un núcleo metálico. En los últimos años, el proceso se convirtió en continuo alimentando continuamente la gota de metal con material nuevo. Aunque este proceso es lo suficientemente simple, requiere que se cumplan muchos factores al mismo tiempo. El flujo continuo de metal que está siendo recubierto por el vidrio debe fundirse a la misma temperatura que el vidrio, de lo contrario, puede haber problemas de consistencia que podrían conducir a un cambio en las propiedades del alambre. Esto significa que los metales que tienen una temperatura de fusión alta no se pueden utilizar porque puede resultar difícil igualar el punto de fusión alto del metal con un punto de fusión alto en un vidrio. La velocidad a la que se tira del alambre metálico también debe controlarse debido al hecho de que una fluctuación en la velocidad de tracción puede causar una diferencia de ancho en el alambre. No solo es necesario tirar del cable a la misma velocidad, sino que también debe enfriarse en un entorno estable, que normalmente se realiza moviendo el cable a través de una corriente de agua o aceite enfriados. Sin emabargo. Hay algunos aparatos que pueden evitar algunos de estos problemas calentando el vidrio y el metal en cámaras separadas, lo que permite el uso de metales con altos puntos de fusión. Alrededor de la década de 1950, el proceso Taylor-Ulitovski se cambió a un proceso de alimentación continua de los materiales para fabricar estos alambres en una escala de producción en masa.[1]
Mediante este método se pueden producir fácilmente núcleos metálicos en el intervalo de 1 a 120 micrómetros con un revestimiento de vidrio de unos pocos micrómetros de diámetro. Los microalambres recubiertos de vidrio producidos con éxito por este método incluyen cobre , plata , oro , hierro , platino y varias composiciones de aleaciones . Incluso se ha demostrado que es posible producir núcleos de metal amorfo ("metal vítreo") porque la velocidad de enfriamiento alcanzable mediante este proceso puede ser del orden de 1.000.000 de kelvin por segundo. El alambre revestido de vidrio recibe todas sus propiedades materiales de su microestructura. La microestructura, a su vez, recibe sus propiedades de la velocidad a la que se enfría el alambre. Las propiedades magnéticas de los alambres revestidos de vidrio también difieren mucho de las propiedades de los alambres amorfos y alambres estirados en frío debido a la diferencia de tensiones internas que se producen en el alambre. Al elegir un metal para el alambre, las composiciones de metales ricas en Fe suelen tener una ventaja sobre las composiciones ricas en Co, ya que el Co es más caro y los metales ricos en Fe tienen mejores propiedades magnéticas. Las propiedades magnéticas, como la suavidad magnética de los materiales ricos en Fe, pueden mejorarse recociendo el metal mientras está sometido a tensiones mecánicas. [2] Cuando se dice que un imán es "blando", implica que las capacidades magnéticas son sólo temporales. Estos imanes se magnetizan fácilmente cuando se exponen a una corriente eléctrica. Estos tipos de imanes se utilizan a menudo en computadoras y tecnología para controlar el flujo de corriente eléctrica. Esto es lo que hace que estos cables sean útiles en aplicaciones tecnológicas porque pueden controlar fácilmente el flujo de electricidad en un dispositivo. Por otro lado, un imán duro no necesita una corriente eléctrica para permanecer magnetizado, por lo que estos imanes son permanentes. Estos imanes se utilizan para crear campos magnéticos en dispositivos como un alternador de automóvil . [3]
El revestimiento de vidrio de los alambres mejora la estabilidad térmica del alambre. Los alambres permanecerán estables hasta que el vidrio, en este caso Pyrex (borosilicato), comience a ablandarse. Pyrex generalmente comienza a ablandarse alrededor de 673 Kelvin, por lo tanto, estos cables se pueden usar en refrigeradores o calentadores que operan a una temperatura de 673 Kelvin. El revestimiento de vidrio del cable no solo proporciona estabilidad térmica, sino que también ayuda a prevenir la corrosión metálica del cable. [4]
Las aplicaciones para microalambres incluyen componentes eléctricos en miniatura basados en microalambres con núcleo de cobre. Los núcleos de metal amorfo con propiedades magnéticas especiales pueden incluso emplearse en artículos tales como etiquetas de seguridad y dispositivos relacionados. Las aleaciones a base de cobalto y hierro se utilizan para producir etiquetas antirrobo y papeles de seguridad. El alambre recubierto de vidrio también ha demostrado ser muy valioso en dispositivos que se utilizan para detectar tumores cerebrales y se utilizan en equipos médicos. Los principales consumidores de alambre recubierto de vidrio son las industrias médica y automotriz, ya que el alambre recubierto de vidrio es muy valioso cuando se trata de sensores precisos.
El proceso Taylor-Ulitovski ha demostrado ser exitoso en entornos académicos, sin embargo, nunca se duplicó para una producción en masa de gran volumen. El proceso Adar-Bolotinsky modificado ha hecho posible producir alambre de micro unión directamente a partir de la masa fundida, mediante colada en lugar del estirado tradicional, convirtiendo este proceso en una escala de producción en masa. Este proceso de fabricación especial también permite desarrollar microalambres ROJOS, por ejemplo, alambre de cobre ROJO, que es un alambre compuesto único con una fina capa de vidrio y un núcleo de cobre blando. El cable recubierto de vidrio tuvo un gran impacto en la industria del LED al reducir el costo de los componentes de interconexión, específicamente utilizando cable de cobre en lugar de oro. El uso del proceso Adar-Bolotinsky ha permitido recubrir estos alambres con vidrio que los protege de la oxidación, aumentando la vida útil y en almacenamiento. estas mejoras han contribuido al éxito actual de la iluminación LED . [5]
Referencias
- ^ Zhukov, Arcady (2009). Estudios de Resistencia Eléctrica en Alambres Recubiertos de Vidrio Ni75Cr7Si7.5Mn10.5 y Ni80.5Cr4.2Si6.5Mn5B . Hoboken, Nueva Jersey: Wiley-VCH Verlag GmBH & Co.
- ^ Zhukov, Arcady (2006). Diseño de las propiedades magnéticas de microalambres recubiertos de vidrio ricos en Fe para aplicaciones técnicas . Hoboken, Nueva Jersey: Wiley-VCH Verlag GmBH & Co.
- ^ Ejim, Charles (2015). ¿Qué son los imanes duros y blandos ? Santa Mónica, California: Demand Media.
- ^ Zhukov, Arcady (2009). Estudios de Resistencia Eléctrica en Alambres Recubiertos de Vidrio Ni75Cr7Si7.5Mn10.5 y Ni80.5Cr4.2Si6.5Mn5B . Hoboken, Nueva Jersey: Wiley-VCH Verlag GmBH & Co.
- ^ Stephan, Dominik (2013). Tecnología LED y OLED . China: LED Profesional.