Lega di tungsteno
Il tungsteno e le leghe di tungsteno sono metalli refrattari pesanti o leghe con un punto di fusione molto alto e un'elevata densità. Il tungsteno puro è un metallo grigio acciaio che con impurità è fragile e non molto lavorabile, ma in forma pura è molto duttile e facile da lavorare.
Vantaggi della lega di tungsteno
Resistente alla corrosione
La lega di tungsteno è il metallo ideale da utilizzare in caso di esposizione prolungata a sostanze corrosive come acqua, acidi e solventi.
Se unita ad altri materiali per le sue proprietà di resistenza, la lega di tungsteno può essere utilizzata per qualsiasi cosa, dalla costruzione navale alla gioielleria: parti metalliche che saranno regolarmente esposte alle sostanze sopra menzionate.
Valutazione elevata sulla scala di Mohs
La scala di Mohs classifica la durezza dei minerali da 1 a 10, caratterizzando la resistenza dei minerali ai graffi.
Il carburo di lega di tungsteno (una lega di carbonio e lega di tungsteno) ha una classificazione di 9. Ciò lo rende una lega ideale per la lavorazione dei metalli come l'estrazione mineraria, la lavorazione meccanica, l'edilizia e il taglio di lame.
Questa valutazione elevata lo rende anche il materiale perfetto per i gioielli, in particolare per fedi nuziali e di fidanzamento, poiché possono mantenere la loro forma e lucentezza più a lungo di qualsiasi altro materiale sul mercato.
Il compagno perfetto per altri metalli
La lega di tungsteno è il metallo perfetto da incorporare in una lega.
Sebbene di per sé sia fragile, possiede proprietà interessanti, come un punto di fusione elevato, robustezza e resistenza alla deformazione termica e alla corrosione.
Queste leghe ad alte prestazioni possono poi essere utilizzate per realizzare filamenti di lampadine, componenti di aeromobili e rinforzi strutturali.
È possibile mescolarlo con metalli più morbidi per aumentarne la resistenza, combinarlo con rame o ferro per una maggiore resistenza alla corrosione oppure creare una lega di carburo di tungsteno per formare il metallo più resistente al mondo.
Molta forza
La lega di tungsteno è nota per essere il metallo più resistente presente in natura sulla Terra.
Con una resistenza alla trazione di 1510 megapascal (MPa), è quasi 8 volte più resistente della ghisa.
Questa elevata resistenza rende la lega di tungsteno un materiale desiderabile per una vasta gamma di applicazioni, in particolare nella costruzione di veicoli e nella produzione di utensili.
Resistente alle alte temperature
La lega di tungsteno ha il punto di fusione più alto (3422 gradi) tra tutti i metalli, il che la rende perfetta per ambienti ad alte temperature come l'industria aerospaziale, automobilistica ed edile.
Questa straordinaria durevolezza e robustezza garantiscono un utilizzo a lungo termine.
Bassa dilatazione termica
La lega di tungsteno ha il coefficiente di espansione termica più basso di tutti i metalli puri. Quindi, anche in condizioni di calore estremo, il metallo rimarrà stabile e solido.
L'utilizzo di un metallo che non subisce shock termici lo rende perfetto per lavorare con macchinari e parti di motori.
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Quali sono le differenze tra tungsteno e lega di tungsteno?
Tungsteno contro carburo di tungsteno
La differenza più grande e importante tra loro è che la lega di tungsteno si riferisce al singolo metallo, mentre il carburo di tungsteno è una lega di tungsteno e prevalentemente carbonio, sebbene nichel e titanio siano tra gli altri metalli che potrebbero essere utilizzati. Alcuni siti Web e gioiellieri useranno i due in modo intercambiabile. Mentre la maggior parte dei buoni venditori di anelli in carburo di tungsteno li elencherà come anelli in tungsteno per semplicità, probabilmente vorrai controllare che stai effettivamente acquistando carburo di tungsteno, piuttosto che tungsteno stesso.
Il motivo è che la lega di tungsteno, come metallo autonomo, è in realtà piuttosto difficile da costruire in un anello. Mentre un anello al 100% di tungsteno sarebbe forte, non sarebbe durevole o resistente quanto un'alternativa in carburo di tungsteno.
Anelli in carburo di tungsteno
La combinazione di metalli nella lega è ciò che rende il carburo di tungsteno così forte e durevole, oltre che lucido e dall'aspetto costoso. Mentre il tungsteno di per sé è un metallo forte, combinarlo con altri aiuta a massimizzare le sue caratteristiche positive e consente di produrre un'ampia gamma di anelli in tungsteno perfetti per ogni occasione.
Assicuratevi di controllare il metallo secondario che è stato aggiunto al tungsteno nella produzione del carburo di tungsteno per il vostro anello, poiché spesso vengono utilizzati metalli meno durevoli, creando così un anello più debole e meno desiderabile di uno in carburo di tungsteno. Un buon indicatore di ciò sarà il prezzo; gli anelli in carburo di tungsteno economici saranno spesso realizzati con materiali più deboli.
Potrebbe essere difficile trovare una differenza tra anelli in tungsteno e in carburo di tungsteno sui siti web dei rivenditori. Tuttavia, sapendo che esiste una differenza, sei pronto per assicurarti di non acquistare inconsapevolmente un anello più debole e di qualità inferiore.
Applicazione della lega di tungsteno
Industriale
Il tungsteno è utilizzato principalmente nella produzione di materiali duri a base di carburo di tungsteno (WC), uno dei carburi più duri. Il WC è un conduttore elettrico efficiente, ma il W2C lo è meno. Il WC è utilizzato per realizzare abrasivi resistenti all'usura e utensili da taglio "in carburo" come coltelli, trapani, seghe circolari, matrici, utensili per fresatura e tornitura utilizzati dalle industrie di lavorazione dei metalli, lavorazione del legno, estrazione mineraria, petrolio ed edilizia. Gli utensili in carburo sono in realtà un composito di ceramica/metallo, in cui il cobalto metallico agisce come materiale legante (matrice) per tenere in posizione le particelle di WC. Questo tipo di utilizzo industriale rappresenta circa il 60% dell'attuale consumo di tungsteno.
L'industria della gioielleria realizza anelli in carburo di tungsteno sinterizzato, compositi di carburo di tungsteno/metallo e anche tungsteno metallico. Gli anelli compositi WC/metallo utilizzano il nichel come matrice metallica al posto del cobalto perché assume una maggiore lucentezza quando viene lucidato. A volte i produttori o i rivenditori si riferiscono al carburo di tungsteno come a un metallo, ma è una ceramica. Grazie alla durezza del carburo di tungsteno, gli anelli realizzati con questo materiale sono estremamente resistenti all'abrasione e manterranno una finitura brunita più a lungo rispetto agli anelli realizzati in tungsteno metallico. Tuttavia, gli anelli in carburo di tungsteno sono fragili e possono rompersi sotto un colpo violento.
Leghe
La durezza e la resistenza al calore del tungsteno possono contribuire a leghe utili. Un buon esempio è l'acciaio rapido, che può contenere fino al 18% di tungsteno. L'elevato punto di fusione del tungsteno rende il tungsteno un buon materiale per applicazioni come gli ugelli dei razzi, ad esempio nel missile balistico lanciato dal sottomarino UGM-27 Polaris. Le leghe di tungsteno sono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui l'industria aerospaziale e automobilistica e la schermatura dalle radiazioni. Le superleghe contenenti tungsteno, come Hastelloy e Stellite, sono utilizzate nelle pale delle turbine e nelle parti e nei rivestimenti resistenti all'usura.
La resistenza al calore del tungsteno lo rende utile nelle applicazioni di saldatura ad arco quando combinato con un altro metallo altamente conduttivo come argento o rame. L'argento o il rame forniscono la conduttività necessaria e il tungsteno consente alla bacchetta di saldatura di resistere alle alte temperature dell'ambiente di saldatura ad arco.
Magneti permanenti
L'acciaio al tungsteno temprato (martensitico) (circa 5,5% - 7,0% W con 0,5% - 0,7% C) è stato utilizzato per realizzare magneti permanenti duri, grazie alla sua elevata rimanenza e coercitività, come notato da John Hopkinson (1849-1898) già nel 1886. Le proprietà magnetiche di un metallo o di una lega sono molto sensibili alla microstruttura. Ad esempio, mentre l'elemento tungsteno non è ferromagnetico (ma il ferro lo è), quando è presente nell'acciaio in queste proporzioni, stabilizza la fase martensite, che ha un ferromagnetismo maggiore della fase ferrite (ferro) a causa della sua maggiore resistenza al movimento della parete del dominio magnetico.
Militare
Il tungsteno, solitamente legato con nichel, ferro o cobalto per formare leghe pesanti, viene utilizzato nei penetratori a energia cinetica come alternativa all'uranio impoverito, in applicazioni in cui la radioattività dell'uranio è problematica anche in forma impoverita, o in cui le proprietà piroforiche aggiuntive dell'uranio non sono desiderate (ad esempio, nei normali proiettili per armi leggere progettati per penetrare i giubbotti antiproiettile). Allo stesso modo, le leghe di tungsteno sono state utilizzate anche in proiettili, granate e missili, per creare schegge supersoniche. La Germania ha utilizzato il tungsteno durante la seconda guerra mondiale per produrre proiettili per progetti di cannoni anticarro utilizzando il principio di foratura a compressione di Gerlich per ottenere una velocità iniziale molto elevata e una maggiore penetrazione dell'armatura da artiglieria da campo di calibro relativamente piccolo e leggera. Le armi erano altamente efficaci, ma una carenza di tungsteno utilizzato nel nucleo del proiettile, causata in parte dalla crisi di Wolfram, ne ha limitato l'uso.
Il tungsteno è stato utilizzato anche negli esplosivi metallici inerti densi, che lo sfruttano sotto forma di polvere densa per ridurre i danni collaterali, aumentando al contempo la letalità degli esplosivi entro un raggio ridotto.
Applicazioni chimiche
Il solfuro di tungsteno (IV) è un lubrificante ad alta temperatura ed è un componente dei catalizzatori per l'idrodesolforazione. Per tali applicazioni viene più comunemente utilizzato il MoS2.
Gli ossidi di tungsteno sono usati nelle smaltature ceramiche e i tungstati di calcio/magnesio sono ampiamente usati nell'illuminazione fluorescente. I tungstati cristallini sono usati come rivelatori a scintillazione nella fisica nucleare e nella medicina nucleare. Altri sali che contengono tungsteno sono usati nell'industria chimica e conciaria. L'ossido di tungsteno (WO3) è incorporato nei catalizzatori di riduzione catalitica selettiva (SCR) che si trovano nelle centrali elettriche a carbone. Questi catalizzatori convertono gli ossidi di azoto (NOx) in azoto (N2) e acqua (H2O) usando ammoniaca (NH3). L'ossido di tungsteno aiuta con la resistenza fisica del catalizzatore e ne prolunga la durata. I catalizzatori contenenti tungsteno sono promettenti per reazioni di epossidazione, ossidazione e idrogenolisi. Gli eteropoliacidi di tungsteno sono componenti chiave dei catalizzatori multifunzionali. I tungstati possono essere usati come fotocatalizzatori, mentre il solfuro di tungsteno come elettrocatalizzatore.
Usi di nicchia
Le applicazioni che richiedono la sua elevata densità includono pesi, contrappesi, chiglie di zavorra per yacht, zavorra di coda per aerei commerciali, pesi del rotore per elicotteri civili e militari e come zavorra nelle auto da corsa per la NASCAR e la Formula Uno. Essendo leggermente meno del doppio della densità, la lega di tungsteno è vista come un'alternativa (anche se più costosa) ai piombi da pesca in piombo. Anche l'uranio impoverito è utilizzato per questi scopi, a causa della densità altrettanto elevata. Blocchi di tungsteno da settantacinque kg sono stati utilizzati come "dispositivi di massa di bilanciamento della crociera" sulla parte del veicolo di ingresso della navicella spaziale Mars Science Laboratory del 2012. È un materiale ideale da utilizzare come carrello per rivettatura, dove la massa necessaria per buoni risultati può essere ottenuta in una barra compatta. Le leghe ad alta densità di tungsteno con nichel, rame o ferro sono utilizzate in freccette di alta qualità[89] (per consentire un diametro più piccolo e quindi raggruppamenti più stretti) o per mosche artificiali (le perle di tungsteno consentono alla mosca di affondare rapidamente). Il tungsteno viene anche utilizzato come bullone pesante per abbassare la velocità di fuoco della mitragliatrice SWD M11/9 da 1300 RPM a 700 RPM. Il tungsteno è stato recentemente utilizzato negli ugelli per la stampa 3D; l'elevata resistenza all'usura e la conduttività termica del carburo di tungsteno migliorano la stampa di filamenti abrasivi. Alcune corde di strumenti a corda incorporano tungsteno. Il tungsteno viene utilizzato come assorbitore sul telescopio elettronico del Cosmic Ray System delle due sonde spaziali Voyager.
Sostituzione dell'oro
La sua densità, simile a quella dell'oro, consente di utilizzare la lega di tungsteno in gioielleria come alternativa all'oro o al platino. Il tungsteno metallico è ipoallergenico e più duro delle leghe d'oro (anche se non duro quanto il carburo di tungsteno), il che lo rende utile per anelli resistenti ai graffi, soprattutto nei modelli con finitura spazzolata.
Poiché la densità è molto simile a quella dell'oro (il tungsteno è solo il 0.36% meno denso) e il suo prezzo è nell'ordine di un millesimo, il tungsteno può essere utilizzato anche per la contraffazione di lingotti d'oro, ad esempio placcando una barra di tungsteno con oro, cosa che è stata osservata a partire dagli anni '80, oppure prendendo una barra d'oro esistente, praticando dei fori e sostituendo l'oro rimosso con barre di tungsteno. Le densità non sono esattamente le stesse e altre proprietà dell'oro e del tungsteno differiscono, ma il tungsteno placcato in oro supererà i test superficiali.
Elettronica
Poiché mantiene la sua resistenza ad alte temperature e ha un elevato punto di fusione, il tungsteno elementare viene utilizzato in numerose applicazioni ad alta temperatura, come lampadine a incandescenza, tubi a raggi catodici e filamenti di tubi a vuoto, elementi riscaldanti e ugelli di motori di razzi. Il suo elevato punto di fusione rende il tungsteno adatto anche per impieghi aerospaziali e ad alte temperature, come applicazioni elettriche, di riscaldamento e di saldatura, in particolare nel processo di saldatura ad arco con gas di tungsteno (chiamato anche saldatura con gas inerte al tungsteno (TIG)).
Sono disponibili diverse forme di lega di tungsteno, come: carburo cementato, leghe di tungsteno di metalli pesanti, tungsteno puro e tungsteno legato. Il più ampiamente utilizzato è il carburo di tungsteno, una forte lega di tungsteno e carbonio che è ben nota per la sua resistenza chimica, forza e usi nella fabbricazione di utensili. Pompe industriali, attrezzature minerarie e utensili da taglio sono tra le numerose applicazioni del carburo cementato legato al cobalto. Mentre le leghe di tungsteno di metalli pesanti hanno poche aggiunte, il tungsteno legato fonde il tungsteno con metalli come il rame per qualità particolari. Inoltre, i prodotti chimici a base di tungsteno sono utilizzati in una varietà di applicazioni, come ceramiche e pigmenti, e il tungsteno puro è utilizzato in applicazioni elettriche.
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