5 faits intéressants sur le tungstène

Comment le tungstène est unique, de son nom à son point de fusion

Avec la longue histoire de Metal Cutting dans la fourniture de tungstène pur et la fabrication de pièces métalliques à partir de ce matériau remarquable, nous avons développé une appréciation particulière pour l'élément, ses propriétés et ce qu'il peut faire.

Donc, juste pour le plaisir, nous avons pensé jeter un coup d'œil à certains des faits les plus intéressants - et parfois curieux - sur le tungstène.

1. Qu'y a-t-il dans un nom ?

La dérivation du nom "tungstène" - et l'histoire de la raison pour laquelle le symbole de l'élément sur le tableau périodique est W - est un casse-tête international. L'élément lui-même a été découvert en 1783 par deux chimistes espagnols, les frères Juan José et Fausto Elhuyar, dans des échantillons d'un minéral appelé wolframite.

Aujourd'hui, dans de nombreux pays du monde, le tungstène est désigné par le nom germanique "wolfram", d'après le minéral wolframite. Ainsi, il est facile de voir d'où vient le symbole chimique W - bien que si vous êtes comme nous, vous pourriez vous demander pourquoi l'élément n'a pas été nommé "Faustonite" ou s'il existe un mot espagnol pour wolframite.

Cependant, le nom de tungstène est celui qui est utilisé aujourd'hui aux États-Unis et en anglais, en français et dans diverses autres langues. Ce terme vient des mots suédois tung et sten , qui signifie "pierre lourde", et est l'ancien nom suédois du minéral scheelite, une autre source de minerai de tungstène.

Mais ironiquement, le tungstène n'est PAS utilisé comme nom de l'élément en Suède ou dans les autres pays nordiques. Là, ainsi que dans la plupart des langues germaniques et slaves, ils utilisent le nom de wolfram ou volfram.

Le tungstène/Wolfram/Volfram est toujours extrait principalement de la wolframite et de la scheelite. De tous les métaux à l'état pur, le tungstène a :

• Le point de fusion le plus élevé (6 192 °F ou 3 422 °C)
• Pression de vapeur la plus basse (à des températures supérieures à 3 000 °F ou 1 650 °C)
• La résistance à la traction la plus élevée

Ainsi, que vous l'appeliez tungstène ou tout autre nom, cette gamme de propriétés signifie que le tungstène est utilisé dans de nombreuses industries et produits à travers le monde, des outils de coupe à grande vitesse et des moteurs à turbine à réaction, aux munitions, à l'éclairage et même aux plombs de pêche.

2. Le diamètre du fil de tungstène est exprimé en milligrammes.

Vous entendrez peut-être des gens décrire le diamètre du tungstène comme étant de 14,7 mg, 3,05 mg, 246,7 mg, etc.

C'est parce qu'autrefois, faute d'outils pour mesurer avec précision des fils très fins - disons, de 0,001" à 0,020" de diamètre - la convention était de prendre 200 mm (environ 8") de fil de tungstène, de le peser et branchez le poids dans une formule mathématique pour déterminer le diamètre.

Pour calculer le diamètre (D) du fil de tungstène en fonction du poids par unité de longueur, la formule est :

D =0,71746 x racine carrée (poids en mg/longueur de 200 mm)

La tolérance de diamètre standard est de ± 3 % de la mesure du poids, bien que des tolérances plus strictes soient disponibles, selon l'application du produit de fil. Cette méthode suppose également que le fil a un diamètre constant, sans variation significative, étranglement ou autres effets coniques n'importe où sur le diamètre.

3. La plupart des fils de tungstène sont dopés, que vous en ayez besoin ou non !

Encore une fois, la pratique remonte à l'ancien temps - en particulier, à une époque où le fil de tungstène était principalement utilisé dans les filaments pour ampoules. Le problème était que les ampoules émettaient des températures élevées à blanc qui provoquaient l'affaissement des premiers filaments, entraînant une panne de la lampe.

Grâce à l'expérimentation, l'idée a évolué d'ajouter de l'alumine, du silicium et du potassium pour modifier les propriétés mécaniques du fil de tungstène. Les dopants ont été ajoutés au stade du mélange de poudre.

Fait intéressant, dans le processus d'emboutissage à chaud et d'étirage à chaud du fil de tungstène, l'alumine et le silicium dégazeraient et le potassium resterait. Cet élément a donné au fil des propriétés de non-affaissement sous des températures élevées à blanc.

L'ajout de ces dopants au stade du mélange de poudre dans la fabrication du fil de tungstène remonte à l'époque où il n'y avait pas d'autres utilisations importantes pour le fil en dehors des filaments d'ampoule. Bien qu'il existe de nombreuses autres utilisations du fil de tungstène aujourd'hui - et alors que les ampoules à incandescence appartiennent au passé - l'utilisation de dopants dans la fabrication du fil de tungstène se poursuit.

Cependant, Metal Cutting propose également du fil de tungstène pur à 99,999 %, non dopé, au cas où vous le voudriez !

4. Le tungstène et le carbure de tungstène ne sont PAS interchangeables.

Le carbure de tungstène est célèbre pour sa résistance à l'usure; en fait, il ne peut être coupé qu'avec des outils diamantés. Mais alors que le carbure de tungstène contient beaucoup de tungstène, la pratique courante d'ajouter du cobalt comme liant en fait un carbure cémenté et donne au carbure de tungstène des propriétés très différentes de celles du tungstène pur.

(Il existe des carbures sans liant, avec leurs avantages de résistance chimique, mais c'est un sujet pour un autre blog.)

Le tungstène pur possède de nombreuses propriétés qui le rendent utile; cependant, il est également connu pour être notoirement difficile à usiner. Essayez d'utiliser des outils diamantés, et le tungstène pur chargera simplement, ou « gommera », la meule diamantée.

Metal Cutting se spécialise dans les méthodes très efficaces pour couper du tungstène pur, mais il est intéressant de noter que ces mêmes méthodes ne sont pas utiles lorsque vous essayez de couper du carbure de tungstène. Par exemple, un client peut nous dire qu'il a ou veut un tube de tungstène, mais après une enquête plus approfondie, nous pouvons découvrir qu'il a ou a besoin de carbure de tungstène sous la forme d'un tube.

Le tungstène pur ne peut tout simplement pas être transformé en tube, mis à part les tailles finales de perçage au pistolet - et cela suppose que la pièce a un rapport longueur / ID favorable. Cela suppose également que le client a beaucoup d'argent et ne veut pas beaucoup de ces pièces produites avec soin.

Le carbure de tungstène, d'autre part, peut être pressé et fritté en formes tubulaires, mais ce n'est pas non plus un processus bon marché ou à volume élevé. Et contrairement à d'autres métaux, ni le tungstène ni le carbure de tungstène ne peuvent être aspirés dans des tubes.

5. Le point de fusion élevé du tungstène rend difficile l'obtention de tungstène liquide.

Les gens demandent parfois si vous pouvez avoir du tungstène liquide, et la réponse est… eh bien, c'est compliqué. Ayant le point de fusion le plus élevé de tous les métaux connus, à 6192 °F, il est évident que le tungstène serait très difficile à fondre.

En théorie, tout peut fondre si vous appliquez suffisamment de chaleur. Cependant, à des fins commerciales, le point de fusion élevé du tungstène fait du tungstène liquide une proposition pratiquement impossible.

Le problème est simplement, quel type de récipient contiendrait une grande quantité de tungstène liquide ? En toute pratique, tout ce que vous essaieriez d'utiliser serait fondu par la température élevée du tungstène.

C'est pourquoi le tungstène est fabriqué à l'état non liquide, en utilisant la métallurgie des poudres. Dans le commerce, les produits en tungstène (du tungstène pur aux quelques alliages possibles, tels que les alliages lourds, le tungstène de cuivre et le tungstène d'argent) sont fabriqués par pressage et frittage en une forme presque nette.

Pour les produits corroyés, le pressage et le frittage sont suivis d'un emboutissage et d'un étirage et d'un recuit répétés. Cela produit la structure granulaire allongée caractéristique qui se répercute sur le produit fini, qu'il s'agisse d'une grosse tige ou d'un fil très fin.

Le seul élément connu avec un point de fusion plus élevé que le tungstène est le carbone, à 6422°F (3550°C). Cependant, même le carbone ne peut pas être utilisé pour contenir du tungstène liquide, car à des températures élevées, les deux réagissent pour former du carbure de tungstène.

Expérimentalement, du tungstène liquide a été produit à l'aide de creusets en cuivre supraconducteurs dans lesquels la chaleur est évacuée de la surface du creuset afin qu'il reste intact. Mais encore une fois, cela n'est pas pratique pour les volumes commerciaux.

Cela signifie que chaque produit de tungstène jamais produit n'a jamais été à l'état liquide. Métallurgiquement, c'est d'une importance cruciale pour tout ce qui vient après.

Comment les faits 1 à 5 s'additionnent ?

Avec toutes ses propriétés uniques et intéressantes, le tungstène est l'un des métaux réfractaires les plus largement utilisés. (Et non, ce n'est pas un élément de terre rare, même si pour des raisons politiques le tungstène a été regroupé avec les éléments qui font la une des journaux — mais c'est un sujet pour une autre fois.)

En tant qu'entreprise qui fournit des fils et des tiges de tungstène spécialisés depuis 1967 - et en tant que distributeur nord-américain exclusif de Nippon Tungsten Co., Ltd. - Metal Cutting Corporation peut vous aider à percer les mystères du tungstène pour vos applications.

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