Волфрамът е почти метал от научната фантастика. Поради уникалните си свойства той се използва в иновативни приложения в високотехнологичните индустрии. Но защо е толкова важна високата плътност или високата точка на топене? В тази статия разглеждаме различните причини, поради които Волфрамът се използва на взискателни пазари и как това работи на практика. Волфрамът не винаги е лесен за обработка. Metel дава съвети или дори поема производството на Волфрамови части.

Волфрам е името на химичния елемент със символ W и атомен номер 74. На английски елементът се нарича “Tungsten” заради шведски химик, който е създал нова пяна от tung sten, което означава „тежък камък“. Пяната (Rahm) в немски език е комбинирана с Wolf, защото пяната сякаш е изяждала калай по време на процеса. Минералът Волфрамит е получил името си от това. Двама испанци са първите, които успешно изолират Волфрам чрез редуциране на киселина с дървени въглища и му дават името Волфрам.

Волфрамови пръстени за две различни високотехнологични приложения

Приложения и пазари на Волфрам

Волфрамът има две много забележителни свойства; той има най-високата точка на топене и кипене сред всички метали (съответно 3.410˚C и 5.930˚C) и плътност, сравнима с тази на Уран и Злато, 1,7 пъти по-голяма от тази на Олово. Това води до множество приложения на този високоефективен метал, като най-известното може би е нишката на крушка. Тук високата точка на топене прави Волфрама толкова подходящ. Но има и други интересни приложения:

Волфрам като балансно тегло – Metel доставя Волфрам например на клиент, който произвежда машини за разделяне на плазма, където Волфрамът служи като балансно тегло. Същото важи и за приложението на Волфрам например на коляновия вал на автомобил.

Волфрам позволява по-компактна конструкция – Инженерите могат да изграждат по-компактни системи, просто защото специфичното тегло е по-високо. В споменатото по-горе приложение за разделяне на плазма това означава, че балансното тегло заема по-малко място и може да се построи по-малка конструкция.

Волфрам за защита от радиация – Поради високата си плътност Волфрамът е отлично подходящ за защита от рентгеново лъчение и се използва например в това, което преди се е наричало оловен престилка.

Волфрамът не е токсичен – За разлика от Оловото, Волфрамът не е токсичен и може да се използва в много повече случаи.

Волфрамът е много устойчив на топлина във вакуум – Коэффициентът на разширение на Волфрама е нисък (4,5) в сравнение с Олово (29,3), Волфрамът е много стабилен по форма и практически неразрушим. Затова се използва много например във вакуумни пещи. Това прави Волфрама съществен материал за производството на високотехнологични части в космическата, полупроводниковата и енергийната индустрия.

Обработени части от чист Волфрам

Обработката на чист Волфрам/Tungsten (мин. 99,95% чистота) може да бъде предизвикателство или да изисква специални инструменти. Затова често Metel, освен други метали и сплави, доставя обработени Волфрамови части на своите клиенти. „Нашата фабрика разполага с всички знания и оборудване, необходими за обработка на различни сплави. Допълнително предимство е, че евентуалните загуби, например по време на обработката, се рециклират веднага. Това води до по-ниски разходи за материали.“

toepassing-van-wolfraam

Волфрам в различни форми

 

На горната снимка виждате медненикав Волфрам (WCu80). Това е една от важните сплави, които Metel доставя на своите клиенти. Ще обясним три сплави поотделно:

Волфрам-Мед

При Волфрам-Мед сплавите най-важният компромис е балансът между износоустойчивост и топлопроводимост или електропроводимост. Metel доставя например Волфрам-Мед в съотношение 70/30 за производството на високоволтови проводници. Определяме правилния състав в тясно сътрудничество с клиента.

Волфрам-Сребро

Тази сплав има изключително добра проводимост, по-добра от Мед и дори по-добра от Злато. Волфрам-Сребро се използва например в заваръчни електроди. Но използването на открит въздух има и недостатъци, тъй като Среброто е много податливо на окисляване. Поради окисляването проводимостта на Волфрам-Сребро в приложение бързо намалява. Затова тази сплав се използва главно там, където кислородът не играе роля. Например в аудио кабели Волфрам-Сребро се използва в комбинация с добра обвивка, която предотвратява излагането на сплавта на въздух.

Волфрам-Никел-Мед или Волфрам-Никел-Желязо сплави

Сплав, която предлага предимствата на Волфрама, но не е толкова предизвикателна за обработка като чистия Волфрам, е например сплавта W95 или W97. Числото показва процента Волфрам, като останалите 3 процента са Никел в комбинация с Желязо или Мед. Изборът се определя например от желанието за проводимост и важността на високото специфично тегло. Сплавта W97 има специфично тегло 18,5 г/см3, а W95 – 17,6 г/см3. И в двата случая сплавта е лесна за обработка.

Сплави

Често търсените Волфрамови сплави са:

  • W90NiFe/W90NiCu
  • 5NiFe/W92.5NiCu
  • W95NiFe/W95NiCu
  • W97NiFe
  • W90NiFeMo

Пример от практиката за приложение на Волфрам

На снимката по-долу се виждат два пръстена, левият пръстен е използван

Един от нашите клиенти работи в приложение за обработка с гореизобразения Волфрамов пръстен (вляво). Тези пръстени са част от носач за медни части, които се посребряват в химична баня. Тъй като през химичната баня, през която преминават частите, тече ток, е важно пръстените да провеждат ток и да са устойчиви на корозия. Волфрам-Мед сплавта е най-добрият избор за това.

Левият пръстен е направен от сплавта W90 и се оказа подложен на прекомерно износване. За да намалим износването на тези части, заедно с клиента разгледахме различните Волфрамови сплави. Чистият Волфрам се оказа твърде скъп, а сплавта W97 беше стъпка в правилната посока. В крайна сметка изборът падна върху сплавта W95NiCu (3,5% Никел, 1,5% Мед) като най-ефективното решение.

По-дебелият пръстен се използва в високотехнологичен електронен микроскоп за фокусиране на електроните в прав лъч.

Любопитни сте за предимствата на сътрудничество с Metel? Нашият екип с удоволствие ще ви разкаже всичко за нашата програма или подход и ще сподели примери за успешни сътрудничества с клиенти във вашия конкретен пазар. Запазете час на 0416 – 724 800 или пишете на n.kesteloo@metel.nl.