Wolfram je téměř sci-fi kov. Díky svým jedinečným vlastnostem se používá v průlomových aplikacích v high-tech průmyslu. Ale proč je tak důležitá vysoká hustota nebo vysoký bod tání? V tomto článku probereme různé důvody, proč se Wolfram používá na náročných trzích a jak to v praxi funguje. Wolfram totiž není vždy snadno opracovatelný. Metel radí nebo dokonce přebírá výrobu Wolframových dílů.

Wolfram je název chemického prvku se symbolem W a atomovým číslem 74. V angličtině se tento prvek nazývá „Tungsten“ podle švédského chemika, který vytvořil novou pěnu z tung sten, což znamená „těžký kámen“. Pěna (Rahm) byla v němčině spojena se slovem Wolf, protože pěna během procesu doslova „žrala“ cín (Tin). Minerál Wolframitu tak získal své jméno. Dva Španělé byli první, kdo Wolfram úspěšně izolovali redukcí kyseliny dřevěným uhlím a dali mu jméno Wolfram.

Wolframové kroužky pro dvě různé high-tech aplikace

Wolframové aplikace a trhy

Wolfram má dvě velmi výrazné vlastnosti; má totiž nejvyšší bod tání a varu ze všech kovů (3 410 ˚C a 5 930 ˚C) a hustotu srovnatelnou s Uranem a Zlatem, 1,7krát vyšší než Olovo. Díky tomu existuje mnoho aplikací tohoto high-performance kovu, nejznámější je možná vlákno žárovky. Zde je to samozřejmě vysoký bod tání, který dělá Wolfram tak vhodným. Ale existují i další zajímavé aplikace:

Wolfram jako vyvažovací závaží – Metel například dodává Wolfram zákazníkovi, který vyrábí stroje pro separaci plazmatu, kde Wolfram slouží jako vyvažovací závaží. Totéž platí pro použití Wolframu například na klikové hřídeli automobilu.

Wolfram umožňuje kompaktnější konstrukce – Inženýři mohou stavět kompaktnější systémy jednoduše proto, že měrná hmotnost je vyšší. Ve zmíněné aplikaci separace plazmatu to znamená, že vyvažovací závaží zabírá méně místa a konstrukce může být menší.

Wolfram pro odstínění záření – Díky vysoké hustotě je Wolfram výborný pro odstínění rentgenového záření a používá se například v tom, co se dříve nazývalo olověná zástěra.

Wolfram není toxický – Na rozdíl od Olova není Wolfram toxický a může se proto používat v mnoha dalších případech.

Wolfram je ve vakuu velmi odolný vůči teplu – Koeficient tepelné roztažnosti Wolframu je nízký (4,5) ve srovnání s Olovem (29,3), Wolfram je tedy velmi tvarově stálý a prakticky nezničitelný. Proto se často používá například ve vakuových pecích. To dělá z Wolframu nezbytný materiál pro výrobu high-tech dílů například v kosmonautice, polovodičovém a energetickém průmyslu.

Opracované díly z čistého Wolframu

Opracování čistého Wolframu/Tungstenu (min. 99,95 % čistota) může být náročné nebo vyžadovat speciální nástroje. Proto Metel často, kromě jiných kovů a slitin, dodává zákazníkům opracované Wolframové díly. „Naše továrna má veškeré znalosti a vybavení potřebné k opracování různých slitin. Další výhodou je, že případné ztráty, například během obrábění, jsou ihned znovu využity. To vede k nižším nákladům na materiál.“

toepassing-van-wolfraam

Wolfram v různých formách

 

Na obrázku výše vidíte měděnou barvu Wolframu (WCu80). Toto je jedna z důležitých slitin, které Metel dodává svým zákazníkům. Rádi představíme tři slitiny jednotlivě:

Wolfram-Měď

U slitin Wolfram-Měď je hlavním kompromisem rovnováha mezi odolností proti opotřebení a tepelnou či elektrickou vodivostí. Metel například dodává Wolfram-Měď v poměru 70/30 pro výrobu vysokonapěťových vodičů. Společně se zákazníkem stanovujeme správné složení.

Wolfram-Stříbro

Tato slitina má výjimečně dobrou vodivost, lepší než Měď a dokonce lepší než Zlato. Wolfram-Stříbro se proto používá například v elektrody pro svařování. Ale použití na „otevřeném“ vzduchu má i nevýhody, Stříbro je totiž velmi náchylné k oxidaci. Oxidací se vodivost Wolfram-Stříbra v aplikaci relativně rychle snižuje. Proto se tato slitina používá hlavně tam, kde kyslík nehraje roli. Například v audiokabelech se Wolfram-Stříbro používá v kombinaci s kvalitním pláštěm, který zabraňuje vystavení slitiny vzduchu.

Slitiny Wolfram-Nikl-Měď nebo Wolfram-Nikl-Železo

Slitina, která nabízí výhody Wolframu, ale není tak náročná na opracování jako čistý Wolfram, je například slitina W95 nebo W97. Číslo označuje procento Wolframu, přičemž zbývající 3 % tvoří Nikl v kombinaci s Železem nebo Mědí. Volba závisí například na požadavcích na vodivost a důležitosti vysoké měrné hmotnosti. Slitina W97 má měrnou hmotnost 18,5 g/cm3, slitina W95 17,6 g/cm3. V obou případech je slitina dobře opracovatelná.

Slitiny

Nejžádanější Wolframové slitiny jsou:

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

Praktický příklad použití Wolframu

Na obrázku níže jsou vidět dva kroužky, levý kroužek je použitý

Jeden z našich zákazníků pracuje ve své aplikaci zušlechťování s výše zobrazeným Wolframovým kroužkem (vlevo). Tyto kroužky jsou součástí nosiče měděných dílů, které jsou stříbřeny v chemické lázni. Protože na chemickou lázeň, kterou díly procházejí, je přiveden proud, je důležité, aby kroužky částečně vedly elektrický proud a byly odolné vůči korozi. Slitina Wolfram-Měď je pro tento účel nejlepší volbou.

Levý kroužek je vyroben ze slitiny W90 a ukázal se jako příliš náchylný k opotřebení. Abychom opotřebení těchto dílů snížili, prozkoumali jsme společně se zákazníkem různé Wolframové slitiny. Čistý Wolfram byl příliš drahý a slitina W97 byla krok správným směrem. Nakonec padla volba na slitinu W95NiCu (3,5 % Niklu, 1,5 % Mědi) jako nejefektivnější řešení z hlediska nákladů.

Silnější kroužek se používá v high-tech elektronovém mikroskopu k soustředění elektronů do přímého paprsku.

Zajímáte se o výhody spolupráce s Metel? Náš tým vám rád vše poví o našem programu nebo přístupu a s potěšením sdílí příklady úspěšné spolupráce se zákazníky ve vašem konkrétním trhu. Domluvte si schůzku na 0416 – 724 800 nebo napište na n.kesteloo@metel.nl.