Utilisations du tungstène hier et aujourd'hui

Un regard en arrière sur Tungsten Ca. 2007, avec l'aimable autorisation de l'ITIA

L'International Tungsten Industry Association (ITIA) est une organisation estimée dont nos collègues de Nippon Tungsten sont membres depuis de nombreuses années. Alors que chez Metal Cutting, nous sommes experts dans la façon de couper le tungstène et de l'utiliser pour créer des pièces de précision à partir de tiges forgées et de fils fins, l'ITIA se concentre davantage sur les aspects poudre et tonnage du tungstène.

Cependant, le très respecté ITIA intéresse tous les acteurs du secteur du tungstène, où des propriétés uniques, notamment le point de fusion élevé du tungstène (6 192 °F ou 3 422 °C), sa faible pression de vapeur (températures> 3 000 °F ou> 1650°C), et sa haute résistance à la traction ont rendu ce matériau utile dans une large gamme d'applications.

En fait, lorsque nous sommes tombés sur un ancien article du bulletin ITIA intitulé "Une journée en famille avec Tungsten", juste pour le plaisir, nous avons décidé de faire une sorte de mise à jour. Plus d'une décennie après la rédaction de l'article, voici notre regard sur le nombre d'utilisations du tungstène vers 2007, telles qu'elles ont été vécues par une famille théorique de quatre personnes (un père, une mère et deux enfants), qui ont résisté à l'épreuve du temps.

À la maison le matin

Ce jour-là en 2007 a commencé avec le papa se réveillant très tôt (et tranquillement, pour ne pas déranger sa femme et ses enfants) à la douce vibration de son téléphone portable sous son oreiller.

Le type de téléphone illustré dans l'article a disparu depuis longtemps - remplacé par le plus mince des smartphones. Cependant, le mécanisme d'une minuscule pièce en tungstène entraînée en rotation par un micro-moteur électrique à l'intérieur du téléphone pour créer la vibration est l'une des utilisations du tungstène qui est encore utilisée aujourd'hui.

Alors que le père se promenait sur la pointe des pieds dans la maison, il a remarqué divers éclairages, y compris la douce lueur de la lampe de chevet utilisant une ampoule à incandescence de 15 watts avec un filament de tungstène et les projecteurs halogènes lumineux de la salle de bain avec des fils de tungstène haute performance.

La réalité aujourd'hui est que les ampoules à incandescence à filament sont en déclin, et même les ampoules fluocompactes cèdent rapidement à l'efficacité de l'éclairage LED. (Même si le filament métallique est l'une de ces utilisations du tungstène qui est bonne pour notre entreprise, nous ne sommes pas parmi les négationnistes des LED !)

Utilisations du tungstène sur la route

Enfin dans sa voiture et sur le chemin de l'aéroport, le papa a allumé son dégivreur de vitres, qui utilisait des fils de filament de tungstène intégrés dans les pare-brise avant et arrière.

Cette application n'a jamais vraiment fait son chemin dans les automobiles fabriquées aux États-Unis, mais elle a été largement utilisée en Europe. De plus, Metal Cutting fournit aujourd'hui du fil de filament de tungstène à cet effet dans les pare-brise aérospatiaux.

Le père a noté que son moteur de voiture à 10 cylindres fonctionnait étonnamment bien pour un diesel; cela était dû à près de 22 livres (10 kg) de pièces en tungstène placées autour du vilebrequin pour réduire les vibrations. Cette réflexion a suivi le chemin des diesels 10 cylindres en général, en faveur d'automobiles beaucoup plus légères et plus économes en énergie.

Évitant de justesse une collision sur l'autoroute, papa s'est rapidement appuyé sur le klaxon de sa voiture - une application qui, hier et aujourd'hui, nécessite la circulation du courant électrique et dépend d'interrupteurs en tungstène pur, qui à leur tour dépendent de l'expertise dans la façon de couper le tungstène .

Avant l'aube, une fine couche de bronze au tungstène sur son rétroviseur atténuait l'éblouissement des phares derrière lui. C'est aussi l'une des utilisations du tungstène qui est utilisée aujourd'hui.

Alors qu'il commençait à neiger, le père a pensé à son beau-frère qui vivait en Finlande, où les pneus cloutés au carbure de tungstène cémenté étaient - et sont toujours - utiles par temps glacial en hiver, là où le gouvernement local les autorise. La dureté et la résistance à l'abrasion des crampons aident à empêcher les voitures de déraper.

Bien sûr, les automobiles d'aujourd'hui incluent une gamme toujours croissante de technologies de sécurité active conçues pour améliorer à la fois la sécurité et les performances.

Alors qu'il s'approchait de l'aéroport, le père a vu des camions de fret avec des étiquettes indiquant qu'ils étaient équipés d'un équipement moderne de réduction des émissions. Les catalyseurs DeNOx, utilisés à l'époque et aujourd'hui sur de nombreux moteurs diesel de camions, réduisent la concentration d'oxyde d'azote dans les gaz d'échappement.

Ces catalyseurs sont fabriqués à partir d'une céramique contenant du tungstène, deux matériaux qui fonctionnent bien ensemble, étant donné le point de fusion ultra-élevé du tungstène.

De plus, des trous parfaitement dimensionnés dans les injecteurs diesel de ces camions sont réalisés à l'aide des propres électrodes en tungstène de Metal Cutting. Nous meulons les trous à des tolérances de diamètre de 0,5 micron pour maximiser la combustion complète et réduire les émissions de particules.

Utilisations du tungstène dans l'air

Montant à bord d'un avion et trouvant sa place près d'une des ailes, le papa a remarqué les turbines du moteur. Les aubes de turbine dans la zone à haute température du moteur étaient et sont toujours en tungstène contenant des superalliages - une autre application qui bénéficie du point de fusion élevé du tungstène.

Pendant le décollage, il a regardé par la fenêtre et a remarqué que les volets d'aile et les ailerons fonctionnaient. En 2007 et aujourd'hui, des contrepoids en métal lourd en tungstène font partie du mécanisme qui contrôle la force exercée sur les volets.

Ironiquement, alors qu'aujourd'hui nous payons tous les bagages et devons payer un supplément pour les bagages en surpoids, les avions eux-mêmes sont remplis de contrepoids lourds fabriqués à partir d'alliages lourds de tungstène. Cependant, ils sont conçus avec précision pour des emplacements spécifiques et à des fins de sécurité, nous ne nous plaignons donc pas.

Papa a sorti son ordinateur portable et son iPod pour passer le temps et préparer son rendez-vous d'affaires. Bien que ces appareils électroniques aient considérablement évolué au cours de la dernière décennie, le tungstène fait toujours partie intégrante de leur fabrication. Par exemple :

• Les circuits imprimés à l'intérieur des appareils sont usinés à l'aide de fraises en carbure cémenté et de micro-perceuses.
• Les puces de circuit intégré utilisent des fils conducteurs ou des fiches en tungstène et un matériau de grille en siliciure de tungstène.
• Les alliages de tungstène et de molybdène sont utilisés dans la production d'écrans d'appareils.
• Des sondes fabriquées à partir de tungstène ou de tungstène-rhénium sont utilisées pour tester chacune des puces de circuit intégré au niveau de la plaquette, ce qui garantit que la production à valeur ajoutée ultérieure n'utilise que les puces qui fonctionnent.

Le tungstène dans les applications médicales et dentaires

Pour la mère de famille, l'histoire de l'ITIA a détaillé quelques rendez-vous importants concernant l'utilisation du tungstène dans les dispositifs médicaux. Par exemple, elle s'est rendue à l'hôpital pour une tomodensitométrie (TDM) de sa colonne vertébrale, afin d'essayer de déterminer la cause d'un mal de dos de longue date.

Bien que l'imagerie par résonance magnétique (IRM) soit probablement plus largement utilisée aujourd'hui, un appareil CT pouvait générer des images 3D à l'aide de tubes à rayons X contenant une électrode en tungstène, ainsi qu'une anode rotative en tungstène ou en tungstène rhénium. alliage. De plus, le tungstène est toujours utilisé dans le blindage de l'ensemble de la machine CT.

Après un bon rapport du scanner, ne montrant aucun problème sérieux, la maman s'est dirigée vers un rendez-vous chez le dentiste. Là, une radiographie panoramique de toutes ses dents a été prise - et encore une fois, des anodes en tungstène ont joué un rôle dans l'appareil à rayons X.

Le tungstate de calcium a été utilisé comme matériau fluorescent dans le film radiographique. De plus, le lourd tablier de protection que portait la mère était fait de poudre de tungstène dispersée dans du latex, ce qui la protégeait des radiations et était plus écologique que le plomb.

Aujourd'hui, l'imagerie numérique est plus répandue que l'utilisation de films radiographiques traditionnels au cabinet du dentiste, mais la technologie de base des rayons X reste la même. Fait intéressant, ici aux États-Unis, nos dentistes utilisent encore des tabliers de protection en plomb. Mais ne serait-ce pas formidable s'ils passaient au tungstène, plus respectueux de l'environnement ?

De retour en 2007, il y avait une mauvaise nouvelle pour maman :elle avait besoin d'un traitement de canal ! La plupart des forets utilisés par le dentiste pour le nettoyage et la mise en forme étaient en carbure cémenté à grain fin et à arêtes extrêmement vives. Vrai alors et toujours vrai aujourd'hui, ce matériau de forage produit moins de friction, ce qui signifie moins de chaleur et moins de douleur pour le patient - enfin, une bonne nouvelle pour maman.

Utilisations du tungstène tout au long de la journée scolaire

Les deux enfants de la famille sont partis à l'école ce matin-là en train. Son moteur contenait des interrupteurs haute tension avec des zones de contact constituées de pièces en cuivre et en tungstène, qui étaient résistantes à l'érosion par étincelles grâce au point de fusion élevé du tungstène.

Des matrices d'étirage en carbure cémenté ont été utilisées pour fabriquer la ligne aérienne de contact du train, ainsi que tous les fils du moteur. Les fines pièces en tôle de cuivre du moteur et des transformateurs ont été découpées à l'aide d'outils en carbure cémenté. Aujourd'hui, ces utilisations du tungstène sont toujours courantes.

En étudiant pour un test de physique pendant le trajet en train, l'un des enfants a lu sur l'utilisation du tungstène dans les premiers matériaux de paroi des réacteurs à fusion nucléaire. Le projet, le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER), était alors au stade de la planification et est TOUJOURS au stade de la construction. (Vous pouvez en savoir plus sur le projet sur www.iter.org.)

En regardant par les fenêtres du train, les enfants ont vu une mine de charbon à ciel ouvert, qui utilisait d'énormes pelles dentées et d'autres outils et systèmes reposant sur des raccords de tubes en carbure de tungstène cémenté. Bien que l'économie du charbon n'ait pas été favorable à cette industrie ces dernières années, aujourd'hui, de tels équipements sont encore utilisés dans différents types d'exploitation minière et utilisent toujours des composants en carbure de tungstène.

Lorsqu'ils sont arrivés à l'école, le fils s'est rendu compte qu'il avait oublié certaines de ses fournitures et a demandé à sa sœur d'emprunter un bloc-notes et un stylo à bille.

Bien sûr, aujourd'hui, les ordinateurs portables et les appareils mobiles ont remplacé le bloc-notes et le stylo pour de nombreux étudiants. Mais en 2007 et maintenant, des rouleaux revêtus de tungstène sont utilisés dans la fabrication du papier et des couteaux en carbure cémenté sont utilisés pour couper avec précision les feuilles d'un bloc-notes.

De plus, le tungstène sous forme de carbure cémenté résistant à la corrosion forme toujours la bille d'un stylo à bille - conçu avec précision pour fournir la rugosité de surface idéale pour transporter suffisamment d'encre et rouler sur le papier sans glisser.

Tungsten à loisir

Après une journée qui comprenait un scanner à l'hôpital suivi d'un voyage chez le dentiste et d'un traitement de canal, la mère de famille a finalement pris une pause :elle avait rendez-vous pour rencontrer des amis pour une partie de golf après ses rendez-vous. étaient terminés.

Elle a vérifié sa montre - un cadeau de son mari, c'était un modèle très résistant aux rayures en carbure de tungstène, avec un mouvement mécanique et une pièce en alliage lourd de tungstène pour remonter la montre automatiquement. Avec un peu de chance, elle porte peut-être encore la même montre aujourd'hui.

La sortie de golf a donné à la mère l'occasion de s'entraîner avec son nouveau driver, qui avait des vis en alliage lourd de tungstène pour améliorer les performances, afin qu'elle puisse encore améliorer son handicap de 18. Elle était contente des nouvelles balles de golf que son mari lui avait offertes pour son anniversaire; contenant une coque en tungstène dans l'une des couches extérieures à l'intérieur de la balle, lorsqu'elles sont frappées correctement, ces balles permettent au golfeur de donner beaucoup d'effet à ses coups.

Comme il faisait froid et que le sol était dur, elle était également reconnaissante pour les pointes en carbure cémenté sur ses chaussures de golf. Aujourd'hui, de telles utilisations du tungstène font partie de nombreux autres avantages technologiques que les golfeurs recherchent toujours dans leur quête de perfection.

Pendant ce temps, après l'école, la fille de la famille et certains de ses amis sont allés faire du jogging, portant des poids sur les mains et les jambes pour augmenter l'efficacité de leur entraînement. Aujourd'hui, comme en 2007, ces poids sont souvent fabriqués en tungstène, sa haute densité offrant une légèreté dans un boîtier compact, et s'appuient sur des sociétés telles que Metal Cutting pour notre expertise dans la façon de couper le tungstène.

Cet après-midi de 2007, le fils a rencontré des amis dans un club de jeunes, où ils ont joué aux fléchettes avec des fléchettes de style professionnel en métal lourd de tungstène. Cela a permis (et permet toujours) une conception mince et une trajectoire stable lorsque les projectiles sont lancés.

Utilisations du tungstène dans l'industrie générale

Tout au long de la journée, l'histoire de la famille a évoqué un large éventail d'autres utilisations du tungstène dans l'industrie générale - des exemples qui sont toujours pleinement pertinents aujourd'hui. Ceux-ci incluent :

• Fils de tungstène utilisés pour les fils chargés (corona) dans les imprimantes laser et les copieurs
• Outils en carbure de tungstène cémenté utilisés pour l'usinage de blocs moteurs de voitures et de pièces en titane pour les longerons d'ailes d'avion et les trains d'atterrissage
• Diamant polycristallin sur inserts en carbure de tungstène utilisés pour couper le plastique renforcé de fibres de carbone pour les pièces d'avion telles que les coques d'ailes
• Machines de construction routière lourdes équipées de burins en carbure cémenté et d'autres composants à base de tungstène
• Transformateur électrique haute performance et interrupteurs de centrale électrique en cuivre tungstène
• Une déchiqueteuse utilisant des couteaux en carbure cémenté, qui sont plus résistants à l'usure que l'acier

Retour à la maison à la fin d'une "journée avec Tungsten"

Alors que la famille se réunissait à la maison vers la fin de la journée, il y avait encore plus d'utilisations de tungstène cachées à la vue de tous. Par exemple, maman et sa fille ont suspendu de nouveaux rideaux ignifuges en raison du métatungstate de sodium incrusté dans le tissu.

Papa et son fils ont travaillé sur un projet de bricolage - une nouvelle salle de bain qui comportait des carreaux aux propriétés réfléchissantes grâce à l'oxyde de tungstène et au tungstène métallique dans la glaçure. Les outils qu'ils utilisaient comprenaient un coupe-carreaux en carbure cémenté et une perceuse avec des mèches en carbure cémenté.

Alors que la maman préparait le dîner, en utilisant un aiguiseur de couteaux en carbure cémenté, le papa (un audiophile) a testé un achat récent - un tourne-disque vinyle analogique équipé de :

• Un contrepoids en tungstène pour régler le bras de lecture et amortir les vibrations.
• Quatre pieds lourds sur le fond en alliage lourd pour amortir les effets des vibrations sur la platine

Après le dîner, la famille est allée au cinéma pour voir le dernier thriller en projection grand angle, avec la clarté et la luminosité des lampes à arc court au xénon équipées d'électrodes en tungstène.

Et tandis que la famille terminait sa journée à la maison sous la lueur des lampes à filament de tungstène - une application qui doit sa lueur chaleureuse et accueillante à la résistivité du tungstène mais qui n'est pas si courante aujourd'hui par rapport aux CFL et aux LED - presque tous ces autres tungstène les usages sont tout aussi pertinents aujourd'hui.

Y a-t-il du tungstène dans votre avenir ?

Bien sûr, tout cela n'est que notre point de vue sur l'évolution des utilisations du tungstène au cours de la dernière décennie. Cependant, nous pensons que vous conviendrez que cette comparaison montre que le tungstène est toujours l'un des métaux réfractaires les plus largement utilisés et les plus bénéfiques.

En tant qu'entreprise qui sait comment couper le tungstène et l'utiliser de manière optimale, Metal Cutting peut vous aider à déterminer si des propriétés telles que le point de fusion élevé du tungstène en font le bon matériau pour votre application actuelle ou prévue - appelez-nous.

Vous pouvez également apprendre les bases du fil de tungstène, ses propriétés et ses applications dans notre guide, Tungsten Wire 101 :Overview of a Uniquely Useful Material , qui est disponible en téléchargement gratuit.