Wolfram to niemal metal z gatunku science fiction. Ze względu na swoje unikalne właściwości jest stosowany w przełomowych zastosowaniach w przemyśle high-tech. Ale dlaczego wysoka gęstość lub wysoka temperatura topnienia są tak ważne? W tym artykule omówimy różne powody, dla których Wolfram jest stosowany na wymagających rynkach oraz jak to wygląda w praktyce. Wolfram nie zawsze jest łatwy w obróbce. Metel doradza lub nawet przejmuje produkcję części z Wolframu.

Wolfram to nazwa pierwiastka chemicznego o symbolu W i liczbie atomowej 74. Po angielsku pierwiastek ten nazywa się „Tungsten” ze względu na szwedzkiego chemika, który stworzył nową pianę z tung sten, co oznacza „ciężki kamień”. Piana (Rahm) została po niemiecku połączona z Wolf, ponieważ piana w trakcie procesu jakby „pożerała” cyna (Tin). Z tego powstała nazwa minerału Wolframitu. Dwóch Hiszpanów jako pierwszych skutecznie wyizolowało Wolfram, redukując kwas węglem drzewnym, i nadali mu nazwę Wolfram.

Pierścienie z Wolframu do dwóch różnych zastosowań high-tech

Zastosowania i rynki Wolframu

Wolfram ma dwie bardzo charakterystyczne cechy; ma najwyższą temperaturę topnienia i wrzenia spośród wszystkich metali (odpowiednio 3.410˚C i 5.930˚C) oraz gęstość porównywalną z Uranem i Złotem, 1,7 razy większą niż ołów. Dzięki temu istnieje wiele zastosowań tego metalu wysokiej wydajności, a najbardziej znanym jest być może żarnik żarówki. To właśnie wysoka temperatura topnienia sprawia, że Wolfram jest do tego idealny. Ale są też inne interesujące zastosowania:

Wolfram jako ciężarek balansujący – Metel dostarcza Wolfram na przykład klientowi, który produkuje maszyny do separacji plazmy, gdzie Wolfram służy jako ciężarek balansujący. To samo dotyczy zastosowania Wolframu na przykład na wał korbowy samochodu.

Wolfram umożliwia bardziej kompaktową konstrukcję – Inżynierowie mogą projektować bardziej kompaktowe systemy, po prostu dlatego, że gęstość jest wyższa. W wspomnianym wcześniej zastosowaniu separacji plazmy oznacza to, że ciężarek balansujący zajmuje mniej miejsca i można zbudować mniejszy system.

Wolfram do ochrony przed promieniowaniem – Dzięki wysokiej gęstości Wolfram doskonale nadaje się do ochrony przed promieniowaniem rentgenowskim i jest stosowany na przykład w tym, co dawniej nazywano ołowianym fartuchem.

Wolfram nie jest toksyczny – W przeciwieństwie do ołowiu, Wolfram nie jest toksyczny i może być stosowany w wielu więcej przypadkach.

Wolfram jest bardzo odporny na wysoką temperaturę w próżni – Współczynnik rozszerzalności Wolframu jest niski (4,5) w porównaniu do ołowiu (29,3), dlatego Wolfram jest bardzo stabilny wymiarowo i praktycznie niezniszczalny. Dlatego jest szeroko stosowany na przykład w piecach próżniowych. To czyni Wolfram niezbędnym materiałem do produkcji części high-tech w takich branżach jak kosmonautyka, półprzewodniki i przemysł energetyczny.

Obrobione części z czystego Wolframu

Obróbka czystego Wolframu/Tungstenu (min. 99,95% czystości) może być wyzwaniem lub wymagać specjalistycznych narzędzi. Dlatego Metel często dostarcza swoim klientom obrobione części z Wolframu, obok innych metali i stopów. „Nasz zakład dysponuje całą wiedzą i wyposażeniem potrzebnym do obróbki różnych stopów. Dodatkową zaletą jest to, że ewentualne straty, na przykład podczas obróbki skrawaniem, są od razu ponownie wykorzystywane. To skutkuje niższymi kosztami materiałów.”

toepassing-van-wolfraam

Wolfram w różnych formach

 

Na powyższym zdjęciu widzisz miedziany Wolfram (WCu80). To jeden z ważnych stopów, które Metel dostarcza swoim klientom. Chętnie przedstawiamy trzy stopy indywidualnie:

Wolfram-Miedź

W stopach Wolfram-Miedź najważniejszym kompromisem jest równowaga między odpornością na ścieranie a przewodnością cieplną lub elektryczną. Metel dostarcza na przykład Wolfram-Miedź w proporcji 70/30 do produkcji przewodów wysokiego napięcia. W ścisłej współpracy z klientem ustalamy właściwy skład.

Wolfram-Srebro

Ten stop ma wyjątkowo dobrą przewodność, lepszą niż Miedź, a nawet lepszą niż Złoto. Wolfram-Srebro jest stosowany na przykład w elektrodach spawalniczych. Jednak używanie go na „otwartym” powietrzu ma też wady, ponieważ Srebro jest bardzo podatne na utlenianie. W wyniku utleniania przewodność Wolfram-Srebra w zastosowaniu stosunkowo szybko się pogarsza. Dlatego ten stop jest stosowany głównie tam, gdzie tlen nie odgrywa roli. Na przykład w kablach audio Wolfram-Srebro jest używany w połączeniu z dobrą osłoną, która zapobiega narażeniu stopu na działanie powietrza.

Stopy Wolfram-Nikiel-Miedź lub Wolfram-Nikiel-Żelazo

Stop, który łączy zalety Wolframu, ale nie jest tak trudny w obróbce jak czysty Wolfram, to na przykład stop W95 lub W97. Liczba odnosi się do procentowego udziału Wolframu, przy czym pozostałe 3 procent stanowi Nikiel w połączeniu z Żelazem lub Miedzią. Wybór zależy od wymagań dotyczących przewodności i znaczenia wysokiej gęstości. Stop W97 ma gęstość 18,5 g/cm3, a W95 – 17,6 g/cm3. W obu przypadkach stop jest łatwy w obróbce.

Stopy

Najczęściej zamawiane stopy Wolframu to:

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

Przykład zastosowania Wolframu w praktyce

Na poniższym zdjęciu widać dwa pierścienie, lewy pierścień jest zastosowany

Jeden z naszych klientów wykorzystuje w swoim procesie rafinacji przedstawiony powyżej pierścień z Wolframu (po lewej). Te pierścienie są częścią nośnika dla miedzianych elementów, które są srebrzone w kąpieli chemicznej. Ponieważ przez kąpiel chemiczną przepływa prąd, ważne jest, aby pierścienie przewodziły prąd i były odporne na korozję. Stop Wolfram-Miedź jest do tego najlepszym wyborem.

Lewy pierścień wykonany jest ze stopu W90 i okazał się zbyt podatny na zużycie. Aby zmniejszyć zużycie tych części, wspólnie z klientem przeanalizowaliśmy różne stopy Wolframu. Czysty Wolfram okazał się zbyt kosztowny, a stop W97 był krokiem w dobrym kierunku. Ostatecznie wybrano stop W95NiCu (3,5% Niklu, 1,5% Miedzi) jako najbardziej opłacalne rozwiązanie.

Grubszy pierścień jest stosowany w high-tech mikroskopie elektronowym do skupiania elektronów w prostą wiązkę.

Chcesz poznać zalety współpracy z Metel? Nasz zespół chętnie opowie Ci wszystko o naszym programie i podejściu oraz z przyjemnością podzieli się przykładami udanych współprac z odbiorcami na Twoim konkretnym rynku. Umów się na spotkanie pod numerem 0416 – 724 800 lub napisz na n.kesteloo@metel.nl.