5 faszinierende Fakten über Wolfram: Name, Schmelzpunkt und mehr

Wie Wolfram einzigartig ist – von seinem Namen bis zu seinem Schmelzpunkt

Mit Metal Cuttings langer Geschichte der Lieferung von reinem Wolfram und der Fertigung von Metallteilen aus diesem bemerkenswerten Material haben wir eine besondere Wertschätzung für das Element, seine Eigenschaften und das, was es kann, entwickelt.

Nur zum Spaß dachten wir, wir werfen einen Blick auf einige der interessanteren – und manchmal kuriosen – Fakten über Wolfram.

1. Was steckt in einem Namen?

Die Ableitung des Namens „Wolfram“ – und die Geschichte, warum das Elementsymbol im Periodensystem W ist – ist ein internationales Rätsel. Das Element selbst wurde 1783 von zwei spanischen Chemikern, den Brüdern Juan José und Fausto Elhuyar, in Proben eines Minerals namens Wolframit entdeckt.

Heute wird Wolfram in vielen Ländern der Welt unter dem germanischen Namen „Wolfram“ bezeichnet, nach dem Mineral Wolframit. So ist leicht zu sehen, woher das chemische Symbol W kommt – obwohl man sich, wenn man wie wir ist, fragen mag, warum das Element nicht „Faustonit“ genannt wurde oder ob es ein spanisches Wort für Wolframit gibt.

Der Name „Tungsten“ wird heute jedoch in den USA und in Englisch, Französisch und verschiedenen anderen Sprachen verwendet. Dieser Begriff stammt von den schwedischen Wörtern tung und sten, was „schwerer Stein“ bedeutet, und ist der alte schwedische Name für das Mineral Scheelit, eine weitere Wolframerzquelle.

Aber ironischerweise wird Tungsten NICHT als Name des Elements in Schweden oder den anderen nordischen Ländern verwendet. Dort sowie in den meisten germanischen und slawischen Sprachen verwendet man den Namen Wolfram oder Volfram.

Tungsten/Wolfram/Volfram wird immer noch hauptsächlich aus Wolframit und Scheelit gewonnen. Von allen Metallen in Reinform hat Wolfram:

• Den höchsten Schmelzpunkt (6192 °F bzw. 3422 °C)
• Den niedrigsten Dampfdruck (bei Temperaturen über 3000 °F bzw. 1650 °C)
• Die höchste Zugfestigkeit

Ob Sie es nun Wolfram oder einen anderen Namen nennen – diese Eigenschaftsbandbreite bedeutet, dass Wolfram in vielen Branchen und Produkten weltweit eingesetzt wird, von Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugen und Strahltriebwerksturbinen bis hin zu Munition, Beleuchtung und sogar Angelgewichten.

2. Wolframdraht-Durchmesser wird in Milligramm angegeben.

Sie hören vielleicht, wie Leute Wolframdurchmesser als 14,7 mg, 3,05 mg, 246,7 mg usw. beschreiben.

Das liegt daran, dass man in der alten Zeit, mangels Werkzeugen zur präzisen Messung sehr dünner Drähte – sagen wir von 0,001" bis 0,020" Durchmesser – die Konvention hatte, 200 mm (ca. 8") Wolframdraht zu nehmen, ihn zu wiegen und das Gewicht in eine mathematische Formel einzusetzen, um den Durchmesser zu bestimmen.

Um den Durchmesser (D) von Wolframdraht basierend auf dem Gewicht pro Einheitslänge zu berechnen, lautet die Formel:

D = 0,71746 x Quadratwurzel (mg Gewicht / 200 mm Länge)

Der Standard-Durchmessertoleranz beträgt ± 3 % der Gewichtsmessung, obwohl engere Toleranzen je nach Anwendung des Drahtprodukts verfügbar sind. Diese Methode setzt auch voraus, dass der Draht einen konstanten Durchmesser hat, ohne signifikante Variation, Einschnürung oder andere konische Effekte am Durchmesser.

3. Die meisten Wolframdrähte kommen dotiert – ob Sie es so brauchen oder nicht!

Wieder einmal geht die Praxis auf die alten Zeiten zurück – speziell auf eine Zeit, als der Hauptzweck von Wolframdraht in Fäden für Glühlampen lag. Das Problem war, dass Glühlampen weißglühende Temperaturen abgeben, die frühe Fäden zum Durchhängen brachten und zum Lampenausfall führten.

Durch Experimente entwickelte sich die Idee, Aluminiumoxid, Silizium und Kalium hinzuzufügen, um die mechanischen Eigenschaften des Wolframdrahts zu verändern. Die Dotierungen wurden im Pulvermischstadium hinzugefügt.

Interessanterweise entweichen beim Heißpressen und Heißziehen des Wolframdrahts Aluminiumoxid und Silizium als Gas, und das Kalium verbleibt. Dieses Element verlieh dem Draht Nicht-Durchhang-Eigenschaften bei weißglühenden Temperaturen.

Das Hinzufügen dieser Dotierungen im Pulvermischstadium der Wolframdrahtfertigung datiert aus der Zeit, als es keine anderen nennenswerten Verwendungen für den Draht gab außer Glühlampenfäden. Obwohl es heute viele andere Verwendungen für Wolframdraht gibt – und Glühlampen der Vergangenheit angehören – setzt sich die Verwendung von Dotierungen in der Wolframdrahtfertigung fort.

Metal Cutting bietet jedoch auch 99,999 % reinen, undotierten Wolframdraht an, falls Sie ihn wünschen!

4. Wolfram und Wolframkarbid sind NICHT austauschbar.

Wolframkarbid ist berühmt für seine Verschleißfestigkeit; tatsächlich kann es nur mit Diamantwerkzeugen geschnitten werden. Aber während Wolframkarbid viel Wolfram enthält, macht die gängige Praxis, Kobalt als Bindemittel hinzuzufügen, es zu einem Hartmetall und verleiht Wolframkarbid Eigenschaften, die sehr unterschiedlich von denen von reinem Wolfram sind.

(Es gibt bindemittellose Karbide mit ihren chemischen Beständigkeitsvorteilen, aber das ist ein Thema für einen anderen Blog.)

Reines Wolfram hat viele Eigenschaften, die es nützlich machen; es ist jedoch auch dafür bekannt, notorisch schwer zu bearbeiten. Versuchen Sie, Diamantwerkzeuge zu verwenden, und reines Wolfram wird einfach das Diamantrad „belasten“ oder „verkleben“.

Metal Cutting spezialisiert sich auf Methoden, die sehr effektiv für das Schneiden von reinem Wolfram sind, aber interessanterweise sind diese Methoden nicht nützlich, wenn man Wolframkarbid schneiden will. Beispielsweise kann ein Kunde sagen, er habe oder wolle ein Wolframrohr, aber bei genauerer Untersuchung stellen wir möglicherweise fest, dass er tatsächlich Wolframkarbid in Rohrform hat oder braucht.

Reines Wolfram kann schlichtweg nicht zu einem Rohr geformt werden, abgesehen von Tieflochbohren endgltiger Größen – und das setzt voraus, dass das Teil ein günstiges Längen-zu-ID-Verhältnis hat. Es setzt auch voraus, dass der Kunde viel Geld hat und nicht viele dieser mühsam hergestellten Teile will.

Wolframkarbid hingegen kann in Rohrformen gepresst und gesintert werden, aber das ist auch kein billiger oder hochvolumiger Prozess. Und anders als andere Metalle können weder Wolfram noch Wolframkarbid in Rohre gezogen werden.

5. Der hohe Schmelzpunkt von Wolfram macht flüssiges Wolfram zur Herausforderung.

Leute fragen manchmal, ob man flüssiges Wolfram haben kann, und die Antwort ist … nun, es ist kompliziert. Da Wolfram den höchsten Schmelzpunkt aller bekannten Metalle hat, bei 6192 °F, wäre es offensichtlich sehr schwierig zu schmelzen.

Theoretisch kann alles geschmolzen werden, wenn man genug Hitze zuführt. Für kommerzielle Zwecke macht der hohe Wolfram-Schmelzpunkt flüssiges Wolfram jedoch zu einer praktisch unmöglichen Proposition.

Das Problem ist einfach: Welcher Behälter würde eine große Menge flüssigen Wolframs halten? In aller Praktikabilität würde alles, was Sie versuchen würden zu verwenden, durch die hohe Temperatur des Wolframs geschmolzen.

Deshalb wird Wolfram im nicht-flüssigen Zustand hergestellt, mittels Pulvermetallurgie. Kommerziell werden Wolframprodukte – von reinem Wolfram bis zu den wenigen möglichen Legierungen wie Schwerlegierungen, Kupfer-Wolfram und Silber-Wolfram – durch Pressen und Sintern in Near-Net-Shape gefertigt.

Für Schmiedeprodukte folgt auf Pressen und Sintern das Pressen und wiederholtes Ziehen und Glühen. Dies erzeugt die charakteristische verlängerte Kornstruktur, die auf das Endprodukt übergeht, sei es ein großer Stab oder ein sehr dünner Draht.

Das einzige bekannte Element mit einem höheren Schmelzpunkt als Wolfram ist Kohlenstoff, bei 6422 °F (3550 °C). Doch selbst Kohlenstoff kann nicht verwendet werden, um flüssiges Wolfram zu halten, da die beiden bei hohen Temperaturen zu Wolframkarbid reagieren.

Experimental wurde flüssiges Wolfram mit supraleitenden Kupferkrucibles hergestellt, bei denen die Wärme von der Krucible-Oberfläche abgezogen wird, damit sie intakt bleibt. Aber auch das ist für kommerzielle Volumen unpraktisch.

Das bedeutet, dass jedes je hergestellte Wolframprodukt nie in einem flüssigen Zustand war. Metallurgisch gesehen ist das von entscheidender Bedeutung für alles, was danach kommt.

Wie addieren sich Fakten 1–5?

Mit all seinen einzigartigen und interessanten Eigenschaften ist Wolfram eines der am weitesten verbreiteten Refraktärmetalle. (Und nein, es ist kein Seltene-Erden-Element, obwohl es aus politischen Gründen mit jenen Elementen gruppiert wurde, die die Schlagzeilen machen – aber das ist ein Thema für eine andere Zeit.)

Als Unternehmen, das seit 1967 spezialisierte Wolframdraht- und Stabprodukte liefert – und als exklusiver nordamerikanischer Distributor für Nippon Tungsten Co., Ltd. – kann Metal Cutting Corporation Ihnen helfen, die Mysterien von Wolfram für Ihre Anwendungen zu entwirren.

Rufen Sie uns einfach an. Oder für Tipps zu Wolframdraht oder anderen Präzisionsmetallfertigungsbedürfnissen laden Sie unseren kostenlosen Leitfaden zu Wolframdrahteigenschaften und -anwendungen herunter.