Home Nieuws Toepassing van Wolfraam/Tungsten in high-tech markten

Toepassing van Wolfraam/Tungsten in high-tech markten

Wolfraam is bijna een sciencefiction metaal. Het wordt vanwege zijn unieke eigenschappen toegepast in baanbrekende toepassingen in high-tech industrieën. Maar waarom is een hoge dichtheid of hoog smeltpunt zo belangrijk? In dit artikel bespreken we de verschillende redenen waarom Wolfraam toegepast wordt in veeleisende markten en hoe dat in de praktijk in zijn werk gaat. Wolfraam is namelijk niet altijd even gemakkelijk te bewerken. Metel adviseert of neemt zelfs de fabricage van Wolfraam delen uit handen.

Wolfraam is de naam van het scheikundige element met symbool W en atoomnummer 74. In het Engels heet het element “Tungsten” vanwege een Zweedse chemicus die een nieuw schuim maakte van tung sten wat ‘zware steen’ betekent. Het schuim (Rahm) werd in het Duits gecombineerd met Wolf omdat het schuim als het ware Tin vrat tijdens het proces. Het mineraal Wolframiet kreeg hieruit zijn naam. Het waren twee Spanjaarden die Wolfraam als eerste succesvol isoleerden door het zuur te reduceren met houtskool, zij gaven het de naam Wolfraam.

Wolfraam ringen voor twee verschillende high-tech toepassingen

Wolfraam toepassingen en markten

Wolfraam heeft twee zeer opvallende eigenschappen; het heeft namelijk het hoogste smelt- en kookpunt van alle metalen (resp. 3.410˚C en 5,930˚C) en een dichtheid vergelijkbaar met Uranium en Goud, 1,7 keer die van Lood. Hierdoor is er een grote hoeveelheid toepassingen van dit high-performance metaal, de meest aansprekende is misschien wel de gloeidraad van een gloeilamp. Hierbij is het natuurlijk het hoge smeltpunt dat Wolfraam zo geschikt maakt. Maar er zijn meer interessante toepassingen:

Wolfraam als balansgewicht – Metel levert wolfraam bijvoorbeeld aan een klant die machines maakt voor de scheiding van plasma, waarbij Wolfraam dient als balansgewicht. Hetzelfde geldt voor de toepassing van Wolfraam op bijvoorbeeld de krukas van een auto.

Wolfraam maakt compactere constructie mogelijk – Engineers kunnen bouwen aan compactere systemen, simpelweg omdat het soortelijk gewicht hoger is. In de eerder genoemde plasma scheiding toepassing zorgt dit ervoor dat het balansgewicht minder ruimte inneemt en er dus kleiner gebouwd kan worden.

Wolfraam voor de afscheiding van straling – Door de hoge dichtheid is Wolfraam uitstekend geschikt voor de afscheiding van röntgenstraling en wordt bijvoorbeeld toegepast in wat vroeger een loodschort heette.

Wolfraam is niet giftig – In tegenstelling tot Lood is Wolfraam niet giftig en kan dus in veel meer gevallen toegepast worden.

Wolfraam is onder vacuüm zeer hittebestendig – De uitzettingscoëfficiënt van Wolfraam is laag (4,5) vergeleken met Lood (29,3), Wolfraam is dus zeer vormvast en praktisch onverwoestbaar. Daarom wordt het veel toegepast in bijvoorbeeld vacuümovens. Dit maakt Wolfraam een essentieel materiaal voor de fabricage van high-tech onderdelen in bijvoorbeeld de ruimtevaart, semiconductor en energie industrie.

Bewerkte delen uit zuiver Wolfraam

Het bewerken van zuiver Wolfraam/Tungsten (min.99,95% zuiver) kan uitdagend zijn of vragen om speciale tooling. Het komt daarom regelmatig voor dat Metel, naast andere metalen en legeringen, bewerkte Wolfraam delen levert aan haar klanten. “Onze fabriek beschikt over alle kennis en uitrusting die nodig is om de uiteenlopende legeringen te bewerken. Bijkomend voordeel is dat eventueel verlies, bijvoorbeeld tijdens de verspaning, direct hergebruikt wordt. Dit resulteert in lagere materiaalkosten.”

Op de afbeelding hierboven zie je koperkleurig Wolfraam (WCu80). Dit is een van de belangrijke legeringen die Metel levert aan haar klanten. We lichten drie legeringen graag individueel toe:

Wolfraam-Koper

Bij Wolfraam-Koper legeringen is de belangrijkste afweging de balans tussen slijtvastheid en thermische of elektrische geleiding. Metel levert bijvoorbeeld Wolfraam-Koper in een 70/30 verhouding voor de fabricage van hoogspanningsgeleiders. We stellen in nauwe samenspraak met de klant vast wat de juiste samenstelling is.

Wolfraam-Zilver

Deze legering heeft een uitzonderlijk goede geleiding, beter dan Koper en zelfs beter dan Goud. Wolfraam-Zilver wordt daarom bijvoorbeeld toegepast in las-elektroden. Maar het gebruik in ‘open’ lucht heeft ook nadelen, Zilver is namelijk zeer vatbaar voor oxidatie. Door oxidatie zal de geleiding van het Wolfraam-Zilver in een toepassing relatief snel achteruit gaan. Daarom wordt deze legering vooral toegepast wanneer zuurstof geen rol speelt. In bijvoorbeeld audiokabels wordt Wolfraam-Zilver gebruikt in combinatie met een goede mantel, die voorkomt dat de legering aan de lucht wordt blootgesteld.

Wolfraam-Nikkel-Koper of Wolfraam-Nikkel-IJzer legeringen

Een legering die de voordelen biedt van Wolfraam, maar niet zo uitdagend is om te bewerken als zuiver Wolfraam, is bijvoorbeeld de W95 of W97 legering. Het nummer slaat op het percentage Wolfraam waarbij de resterende 3 procent bestaat uit Nikkel in combinatie met IJzer of Koper. De keuze wordt dan bepaald door bijvoorbeeld de wens op het gebied van geleiding en het belang van een hoog soortelijk gewicht. De W97 legering heeft een soortelijk gewicht van 18,5 g/cm3, de W95 legering 17,6 g/cm3. In beide gevallen is de legering goed te bewerken.

Legeringen

Veelgevraagde Wolfraamlegeringen zijn:

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

Praktijkvoorbeeld toepassing Wolfraam

Op onderstaande afbeelding zijn twee ringen te zien, de linker ring is toegepast

Eén van onze klanten werkt in hun veredelingstoepassing met de hierboven afgebeelde Wolfraam ring (links). Deze ringen zijn onderdeel van een drager voor koperen onderdelen die verzilverd worden in een chemisch bad. Omdat er stroom staat op het chemische bad waar de onderdelen doorheen bewegen, is het belangrijk dat de ringen enigszins moeten geleiden en corrosiebestendig zijn. Een Wolfraam-Koper legering is hiervoor de beste keuze.

De linker ring is gemaakt van de W90 legering en bleek aan te veel slijtage onderhevig. Om de slijtage van deze onderdelen te verminderen hebben we samen met deze klant gekeken naar de verschillende Wolfraam legeringen. Zuiver Wolfraam bleek te kostbaar en de W97 legering was een stap in de goede richting. Uiteindelijk is de keuze gevallen op de W95NiCulegering (3,5% Nikkel, 1,5% Koper) als de meest kosteneffectieve oplossing.

Benieuwd naar de voordelen van een samenwerking met Metel? Ons team vertelt je graag alles over ons programma of onze aanpak en deelt met veel plezier voorbeelden van succesvolle samenwerkingen met afnemers in jouw specifieke markt. Maak een afspraak via 0416 – 724 800 of mail n.kesteloo@metel.nl.