白炽灯照明是钼金属的第一个应用。其使用可追溯到1910年前后,用作白炽灯的灯丝支架 (图1) 。
图1 白炽灯的示意图,由GE照明公司提供,为清晰起见进行了简化
如今,钼在照明中的用量继续占钼金属产量的很大部分,主要用作灯组件和缠绕钨丝的导线芯柱。随着白炽灯被紧凑型荧光灯 (CFL) 和发光二极管 (LED) 灯所取代,情况发生了巨大变化。当今的照明技术比一个世纪前要先进得多,但钼仍用于卤素灯的灯丝支架和玻璃引线,以及制造过程中缠绕钨丝的芯柱。
卤素灯和高强度气体放电 (HID) 灯的工作温度比标准白炽灯高得多, 因此需要更先进的材料解决方案。较低功率 (<100 W) 卤素灯和 HID灯采用石英玻璃外壳来承受光源产生的较高温度。当温度处于室温至 1500℃时,石英玻璃的热膨胀系数 (CTE) 从 3.0x10-7 K-1到8.0x10-7 K-1。钼的CTE平均为5.8 x10-6 K-1(0℃–1000℃) 。因此,尽管由于灯的温度需要用钼作为导线,但随着灯的加热,会产生很大的热应力。为了适应这种情况,采用一个经过精心成型的薄钼片作导线,钼片可发生塑性变形以减轻应力。对于功率较小或尺寸较大的灯,玻璃外壳可采用无碱硼硅酸盐玻璃 (温度为室温至 500℃时,平均 CTE 约为 5 x10-6 K-1) 或铝硅酸盐玻璃 (温度在室温至300℃时,平均 CTE 约为 4.6 x10-6 K-1) 。
图2是汽车卤素灯的两个图片。左侧的灯罩显示了钼箔导线,而右侧的组件显示了钼反射镜 (箭头) ,它的作用是最大程度地减少对迎面而来的驾驶员造成“炫目”。导线采用钼箔是因为它CTE低、导电性能好且与石英玻璃的结合牢固。
图2 卤素灯的钼导线(左)和反射镜(右箭头)©Plansee SE
钼出色的高温强度和机械稳定性,以及对玻壳内卤素气体的耐腐蚀性能(该应用的关键特性) ,使其成为反射镜的理想材料。这些特性也使其成为高强度灯类似组件的首选材料。