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Anwendung von Wolfram/Tungsten in High-Tech-Märkten

Wolfram wird fast als ein Science-Fiction-Metall betrachtet. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften wird es in bahnbrechenden Anwendungen in High-Tech-Industrien eingesetzt. Aber warum sind eine hohe Dichte oder ein hoher Schmelzpunkt so wichtig? In diesem Artikel diskutieren wir die verschiedenen Gründe, warum Wolfram in anspruchsvollen Märkten verwendet wird und wie es in der Praxis funktioniert. Wolfram ist nicht immer einfach zu verarbeiten. Metel bietet Beratung an und kann sogar den Prozess der Herstellung von Wolframteilen übernehmen.

Wolfram ist der Name des chemischen Elements mit dem Symbol W und der Ordnungszahl 74. Auf Englisch wird das Element „Tungsten“ genannt, wegen eines schwedischen Chemikers, der einen neuen Schaum aus Tungsteinen herstellte, was „schwerer Stein“ bedeutet. Der Schaum (Rahm) wurde mit Wolf auf Deutsch kombiniert, weil der Schaum sozusagen das Zinn im Prozess „fraß“. Daher kommt der Name des Minerals Wolframit. Es waren zwei Spanier, die als Erste erfolgreich Wolfram isolierten, indem sie die Säure mit Holzkohle reduzierten; sie nannten es Wolfram.

WOLFRAM-ANWENDUNGEN UND MÄRKTE

Wolfram hat zwei sehr auffällige Eigenschaften: Es hat den höchsten Schmelz- und Siedepunkt aller Metalle (bzw. 3.410 °C und 5.930 °C) und eine Dichte ähnlich wie Uran und Gold, 1,7-mal die von Blei. Daraus resultiert eine große Anzahl von Anwendungen für dieses Hochleistungsmetall, am ansprechendsten ist vielleicht der Glühfaden einer Glühbirne. Natürlich ist es der hohe Schmelzpunkt, der Wolfram so kompatibel macht. Aber es gibt auch andere interessante Anwendungen:

Wolfram als Gegengewicht – Metel liefert Wolfram an einen Kunden, zum Beispiel, der Maschinen für die Plasma-Trennung herstellt, wo Wolfram als Gegengewicht dient. Das Gleiche gilt für die Anwendung von Wolfram an der Kurbelwelle eines Autos.

Wolfram ermöglicht kompaktere Konstruktionen – Ingenieure können kompaktere Systeme bauen, einfach weil das spezifische Gewicht höher ist. In der erwähnten Plasma-Trennungsanwendung sorgt dies dafür, dass das Gegengewicht weniger Platz benötigt und daher kompakter gemacht werden kann.

Wolfram blockiert Strahlung – Aufgrund seiner hohen Dichte eignet sich Wolfram hervorragend zur Trennung von Röntgenstrahlen und wird zum Beispiel in dem verwendet, was früher als Bleischürze bezeichnet wurde.

Wolfram ist ungiftig – Im Gegensatz zu Blei ist Wolfram ungiftig und kann daher in vielen weiteren Anwendungen verwendet werden.

Wolfram ist hochgradig hitzebeständig im Vakuum – Der Ausdehnungskoeffizient von Wolfram ist niedrig (4,5) im Vergleich zu Blei (29,3), daher ist Wolfram sehr formstabil und praktisch unzerstörbar. Deshalb wird es weitgehend in Vakuumöfen verwendet, zum Beispiel. Dies macht Wolfram zu einem wesentlichen Material für die Herstellung von High-Tech-Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, Halbleiter- und Energieindustrie, zum Beispiel.

BEARBEITETE TEILE AUS REINEM WOLFRAM

Die Bearbeitung von reinem Wolfram (min. 99,95 % rein) kann herausfordernd sein und erfordert spezielle Werkzeuge. Es kommt daher regelmäßig vor, dass Metel, zusätzlich zu anderen Metallen und Legierungen, seinen Kunden bearbeitete Wolframteile liefert. „Unsere Fabrik verfügt über das gesamte Wissen und die Ausrüstung, die zur Bearbeitung der verschiedenen Legierungen benötigt werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass jeglicher Verlust, zum Beispiel während der Bearbeitung, sofort wiederverwendet wird. Dies führt zu niedrigeren Materialkosten.“

Das obige Bild zeigt kupferfarbenes Wolfram (WCu80). Dies ist eine der wichtigen Legierungen, die Metel seinen Kunden liefert. Wir möchten drei Legierungen einzeln erklären:

WOLFRAM-KUPFER

Bei Wolfram-Kupfer-Legierungen ist das wichtigste Kriterium das Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und thermischer oder elektrischer Leitfähigkeit. Metel liefert zum Beispiel Wolfram-Kupfer in einem 70/30-Verhältnis für die Herstellung von Hochspannungsleitern. Die richtige Zusammensetzung bestimmen wir in enger Absprache mit dem Kunden.

WOLFRAM-SILBER

Diese Legierung ist ein außergewöhnlich guter Leiter, besser als Kupfer und sogar besser als Gold. Wolfram-Silber wird daher zum Beispiel in Schweißelektroden verwendet. Aber die Verwendung in ‚offener‘ Luft hat auch Nachteile, denn Silber ist sehr anfällig für Oxidation. Oxidation wird dazu führen, dass die Leitfähigkeit des Wolfram-Silbers in einer Anwendung relativ schnell nachlässt. Daher wird diese Legierung hauptsächlich verwendet, wenn Sauerstoff keine Rolle spielt. In Audiokabeln wird zum Beispiel Wolfram-Silber in Kombination mit einer guten Hülle verwendet, die verhindert, dass die Legierung der Luft ausgesetzt wird.

WOLFRAM-NICKEL-KUPFER- ODER WOLFRAM-NICKEL-EISEN-LEGIERUNGEN

Eine Legierung, die die Vorteile von Wolfram bietet, aber nicht so herausfordernd zu verarbeiten ist wie reines Wolfram, ist zum Beispiel die W95- oder W97-Legierung. Die Zahl bezieht sich auf den Prozentsatz von Wolfram, wobei die restlichen 3 Prozent aus Nickel in Kombination mit Eisen oder Kupfer bestehen. Die Wahl wird dann zum Beispiel durch die Vorlieben in Bezug auf Leitfähigkeit und die Bedeutung eines hohen spezifischen Gewichts bestimmt. Die W97-Legierung hat ein spezifisches Gewicht von 18,5 g/cm³, die W95-Legierung 17,6 g/cm³. In beiden Fällen kann die Legierung gut verarbeitet werden.

LEGIERUNGEN

Häufig angefragte Wolframlegierungen:

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

PRAKTISCHES BEISPIEL FÜR DIE ANWENDUNG VON WOLFRAM

Das Bild unten zeigt zwei Ringe, der linke Ring wurde angewendet

Einer unserer Kunden arbeitet mit dem Wolframring in ihrer Zucht-/Kultivierungsanwendung, die oben gezeigt wird (links). Diese Ringe sind Teil eines Trägers für Kupferteile, die in einem chemischen Bad versilbert werden. Da im chemischen Bad Strom fließt, durch den die Teile gehen, ist es wichtig, dass die Ringe etwas leitfähig und korrosionsbeständig sind. Eine Wolfram-Kupfer-Legierung ist die beste Wahl dafür.

Der linke Ring besteht aus der W90-Legierung und wurde als zu starkem Verschleiß unterliegend befunden. Um den Verschleiß dieser Teile zu reduzieren, haben wir uns gemeinsam mit diesem Kunden die verschiedenen Wolframlegierungen angesehen. Reines Wolfram erwies sich als zu teuer, und die W97-Legierung war ein Schritt in die richtige Richtung. Letztendlich wurde die W95NiCule-Legierung (3,5 % Nickel, 1,5 % Kupfer) als die kosteneffektivste Lösung gewählt.

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