Volfram je skoraj znanstvenofantastični kovina. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti se uporablja v prelomnih aplikacijah v visokotehnoloških industrijah. Toda zakaj sta visoka gostota ali visoka tališča tako pomembna? V tem članku bomo obravnavali različne razloge, zakaj se Volfram uporablja na zahtevnih trgih in kako to deluje v praksi. Volfram namreč ni vedno enostaven za obdelavo. Metel svetuje ali celo prevzame izdelavo Volframovih delov.

Volfram je ime kemijskega elementa s simbolom W in atomsko številko 74. V angleščini se element imenuje “Tungsten” po švedskem kemiku, ki je izdelal novo peno iz tung sten, kar pomeni ‘težki kamen’. Pena (Rahm) je bila v nemščini združena z Wolf, ker je pena med procesom nekako jedla kositer. Mineral Wolframit je dobil ime prav iz tega. Dva Španca sta kot prva uspešno izolirala Volfram z redukcijo kisline z ogljem in mu dala ime Volfram.

Volframovi obroči za dve različni visokotehnološki uporabi

Uporabe in trgi Volframa

Volfram ima dve zelo izstopajoči lastnosti; ima namreč najvišjo tališče in vrelišče med vsemi kovinami (3.410˚C in 5.930˚C) ter gostoto, primerljivo z Uranom in Zlato, 1,7-krat večjo od Svinca. Zaradi tega obstaja veliko število aplikacij te visokozmogljive kovine, najbolj znana je morda nitka žarnice. Pri tem je seveda visoka tališča tista, ki Volfram naredi tako primernega. Vendar obstajajo še druge zanimive uporabe:

Volfram kot uravnoteževalna utež – Metel na primer dobavlja Volfram stranki, ki izdeluje stroje za ločevanje plazme, kjer Volfram služi kot uravnoteževalna utež. Enako velja za uporabo Volframa na primer na ročični gredi avtomobila.

Volfram omogoča kompaktnejšo konstrukcijo – Inženirji lahko gradijo bolj kompaktne sisteme, preprosto zato, ker je specifična teža višja. V prej omenjeni aplikaciji ločevanja plazme to pomeni, da uravnoteževalna utež zavzame manj prostora in je zato mogoče zgraditi manjše naprave.

Volfram za zaščito pred sevanjem – Zaradi visoke gostote je Volfram odličen za zaščito pred rentgenskim sevanjem in se uporablja na primer v tistih zaščitnih predpasnikih, ki so prej bili iz Svinca.

Volfram ni strupen – V nasprotju s Svincem Volfram ni strupen in se lahko uporablja v veliko več primerih.

Volfram je zelo odporen na toploto v vakuumu – Koeficient raztezanja Volframa je nizek (4,5) v primerjavi s Svincem (29,3), zato je Volfram zelo oblikovno stabilen in praktično neuničljiv. Zaradi tega se pogosto uporablja v vakuumskih pečeh. To naredi Volfram bistven material za izdelavo visokotehnoloških delov v na primer vesoljski, polprevodniški in energetski industriji.

Obdelani deli iz čistega Volframa

Obdelava čistega Volframa/Tungstena (min. 99,95 % čistost) je lahko zahtevna ali zahteva posebno orodje. Zato Metel pogosto, poleg drugih kovin in zlitin, dobavlja obdelane Volframove dele svojim strankam. “Naša tovarna ima vse znanje in opremo, potrebno za obdelavo različnih zlitin. Dodatna prednost je, da se morebitni odpadki, na primer med obdelavo, takoj reciklirajo. To prinaša nižje stroške materiala.”

uporaba-volframa

Volfram v različnih oblikah

 

Na zgornji sliki vidite bakreno obarvan Volfram (WCu80). To je ena izmed pomembnih zlitin, ki jih Metel dobavlja svojim strankam. Tri zlitine bomo radi posebej predstavili:

Volfram-Baker

Pri Volfram-Baker zlitinah je glavna izbira ravnotežje med odpornostjo proti obrabi in toplotno ali električno prevodnostjo. Metel na primer dobavlja Volfram-Baker v razmerju 70/30 za izdelavo visokonapetostnih vodnikov. V tesnem sodelovanju s stranko določimo pravo sestavo.

Volfram-Srebro

Ta zlitina ima izjemno dobro prevodnost, boljšo kot Baker in celo boljšo kot Zlato. Volfram-Srebro se zato uporablja na primer v varilnih elektrodah. Vendar pa ima uporaba na prostem tudi slabosti, saj je Srebro zelo dovzetno za oksidacijo. Zaradi oksidacije se prevodnost Volfram-Srebra v aplikaciji relativno hitro poslabša. Zato se ta zlitina uporablja predvsem, kadar kisik ni prisoten. Na primer v avdio kablih se Volfram-Srebro uporablja v kombinaciji z dobro zaščito, ki preprečuje izpostavljenost zlitine zraku.

Volfram-Nikelj-Baker ali Volfram-Nikelj-Železo zlitine

Zlitina, ki ponuja prednosti Volframa, vendar ni tako zahtevna za obdelavo kot čist Volfram, je na primer zlitina W95 ali W97. Številka označuje odstotek Volframa, pri čemer preostalih 3 odstotke sestavljata Nikelj v kombinaciji z Železom ali Bakerjem. Izbira je odvisna na primer od želja glede prevodnosti in pomembnosti visoke specifične teže. Zlitina W97 ima specifično težo 18,5 g/cm3, zlitina W95 pa 17,6 g/cm3. V obeh primerih je zlitino dobro obdelovati.

Zlitine

Najbolj iskane Volframove zlitine so:

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

Praktični primer uporabe Volframa

Na spodnji sliki sta videti dva obroča, levi obroč je uporabljen

Ena izmed naših strank uporablja v svoji predelovalni aplikaciji zgoraj prikazan Volframov obroč (levo). Ti obroči so del nosilca za bakrene dele, ki se pozlačijo v kemični kopeli. Ker je na kemični kopeli električni tok, skozi katero se deli premikajo, je pomembno, da obroči nekoliko prevajajo in so odporni proti koroziji. Za to je najboljša izbira Volfram-Baker zlitina.

Levi obroč je bil izdelan iz zlitine W90 in se je izkazal za preveč občutljivega na obrabo. Da bi zmanjšali obrabo teh delov, smo skupaj s stranko preučili različne Volframove zlitine. Čisti Volfram se je izkazal za predrag, zlitina W97 pa je bila korak v pravo smer. Končna izbira je padla na zlitino W95NiCu (3,5 % Nikelj, 1,5 % Baker) kot najbolj stroškovno učinkovito rešitev.

Debelejši obroč se uporablja v visokotehnološkem elektronskem mikroskopu za usmerjanje elektronov v ravno žarek.

Vas zanimajo prednosti sodelovanja z Metel? Naša ekipa vam z veseljem pove vse o našem programu ali pristopu in z veseljem deli primere uspešnih sodelovanj s kupci na vašem specifičnem trgu. Dogovorite se za sestanek preko 0416 – 724 800 ali pošljite e-pošto na n.kesteloo@metel.nl.