Tungstênio usa então e agora

A Glance Back at Tungsten Ca. 2007, cortesia de ITIA

A International Tungsten Industry Association (ITIA) é uma organização conceituada da qual nossos colegas da Nippon Tungsten são membros há muitos anos. Enquanto nós da Metal Cutting somos especialistas em como cortar tungstênio e usá-lo para criar peças de precisão a partir de hastes forjadas e fios finos, a ITIA está mais focada nos aspectos de pó e tonelagem de tungstênio.

No entanto, o altamente respeitado ITIA é de interesse para qualquer pessoa no negócio de tungstênio, onde propriedades únicas, incluindo o alto ponto de fusão do tungstênio (6192°F ou 3422°C), sua baixa pressão de vapor (temperaturas> 3000°F ou> 1650°C), e sua alta resistência à tração tornaram este material útil em uma ampla gama de aplicações.

Na verdade, quando nos deparamos com um antigo artigo de boletim informativo da ITIA chamado “A Family’s Day with Tungsten”, apenas por diversão, decidimos fazer uma espécie de atualização. Mais de uma década depois que a peça foi escrita, aqui está nossa análise de quantos usos de tungstênio por volta de 2007, experimentados por uma família teórica de quatro pessoas (um pai, uma mãe e dois filhos), resistiram ao teste do tempo.

Em casa pela manhã

Aquele dia de 2007 começou com o pai acordando bem cedo (e baixinho, para não incomodar a esposa e os filhos) com a vibração suave do celular embaixo do travesseiro.

O tipo de telefone retratado no artigo desapareceu há muito tempo - substituído pelo mais fino dos smartphones. No entanto, o mecanismo de uma pequena peça de tungstênio girada por um micromotor elétrico dentro do telefone para criar a vibração é um dos usos de tungstênio que ainda é utilizado hoje.

Enquanto o pai andava na ponta dos pés pela casa, ele notou várias luzes, incluindo o brilho suave da lâmpada de cabeceira usando uma lâmpada incandescente de 15 watts com um filamento de tungstênio e os holofotes brilhantes de halogênio do banheiro com fios de tungstênio de alto desempenho.

A realidade hoje é que as lâmpadas incandescentes com fio de filamento estão diminuindo, e até as lâmpadas fluorescentes compactas estão cedendo rapidamente à eficiência da iluminação LED. (Por mais que o filamento de fio seja um daqueles usos de tungstênio que é bom para o nosso negócio, não estamos entre os negadores de LED!)

Uso de tungstênio na estrada

Finalmente em seu carro e a caminho do aeroporto, o pai ligou seu degelador de vidro, que usava fios de filamento de tungstênio embutidos nos para-brisas dianteiro e traseiro.

Esse aplicativo nunca pegou nos automóveis fabricados nos Estados Unidos, mas foi amplamente utilizado na Europa. Além disso, a Metal Cutting hoje fornece fio de filamento de tungstênio para esta finalidade em pára-brisas aeroespaciais.

O pai notou que o motor de seu carro de 10 cilindros funcionava surpreendentemente bem para um diesel; isso foi devido a quase 22 libras (10 kg) de peças de tungstênio colocadas ao redor do virabrequim para reduzir a vibração. Esse pensamento seguiu o caminho dos motores a diesel de 10 cilindros em geral, em favor de automóveis muito mais leves e eficientes em termos energéticos.

Evitando por pouco uma colisão na estrada, o pai rapidamente se apoiou na buzina do carro – uma aplicação que, na época e agora, exige o fluxo de corrente elétrica e depende de interruptores feitos de tungstênio puro, que por sua vez dependem da experiência em como cortar tungstênio .

Na madrugada, uma fina camada de bronze de tungstênio em seu espelho retrovisor reduziu o brilho dos faróis atrás dele. Este também é um dos usos de tungstênio que é utilizado hoje.

Quando começou a nevar, o pai pensou em seu cunhado que morava na Finlândia, onde pneus cravejados de carboneto de tungstênio cimentado eram – e ainda são – úteis no inverno gelado, onde o governo local os permite. A dureza dos pinos e a resistência à abrasão ajudam a evitar que os carros derrapem.

É claro que os automóveis de hoje incluem uma gama cada vez maior de tecnologia de segurança ativa projetada para melhorar a segurança e o desempenho.

Ao se aproximar do aeroporto, o pai viu caminhões de carga com etiquetas dizendo que estavam equipados com modernos equipamentos de redução de emissões. Os catalisadores DeNOx, usados ​​na época e agora em muitos motores a diesel de caminhões, reduzem a concentração de óxido de nitrogênio no escapamento.

Esses catalisadores são feitos de uma cerâmica contendo tungstênio – dois materiais que funcionam bem juntos, dado o ponto de fusão ultra-alto do tungstênio.

Além disso, furos de tamanho perfeito nos injetores de diesel para esses caminhões são feitos usando eletrodos de tungstênio próprios da Metal Cutting. Esmerilhamos os furos com tolerâncias de diâmetro de 0,5 mícrons para maximizar a combustão total e reduzir as emissões de partículas.

Usos de tungstênio no ar

Embarcando em um avião e encontrando seu assento perto de uma das asas, o pai notou as turbinas do motor. As lâminas da turbina na zona de alta temperatura do motor eram e ainda são feitas de superligas contendo tungstênio – outra aplicação que se beneficia do alto ponto de fusão do tungstênio.

Durante a decolagem, ele olhou pela janela e notou os flaps das asas e os ailerons funcionando. Em 2007 e hoje, os contrapesos de metal pesado de tungstênio fazem parte do mecanismo que controla a força exercida sobre as abas.

Ironicamente, enquanto hoje pagamos por todas as bagagens e devemos pagar mais por malas com excesso de peso, os próprios aviões estão cheios de contrapesos pesados ​​feitos de ligas pesadas de tungstênio. No entanto, eles são projetados com precisão para locais específicos e fins de segurança, por isso não estamos reclamando.

Papai trouxe seu laptop e iPod para passar o tempo e se preparar para sua reunião de negócios. Embora esses dispositivos eletrônicos tenham evoluído extraordinariamente na última década, o tungstênio ainda é parte integrante de sua fabricação. Por exemplo:

• As placas de circuito impresso dentro dos dispositivos são usinadas usando roteadores de metal duro e microbrocas.
• Os chips de circuito integrado usam fios ou plugues condutores de tungstênio e material de porta de silício de tungstênio.
• As ligas de tungstênio e molibdênio são usadas na produção de telas de dispositivos.
• As sondas feitas de tungstênio ou rênio de tungstênio são usadas para testar cada um dos chips de circuito integrado no nível do wafer, garantindo que a produção de valor agregado subsequente use apenas os chips que funcionam.

Tungstênio em aplicações médicas e odontológicas

Para a mãe da família, a história do ITIA detalhou alguns compromissos importantes que apresentavam usos de tungstênio em dispositivos médicos. Por exemplo, ela fez uma viagem a um hospital para uma tomografia computadorizada (TC) de sua coluna, para tentar determinar a causa de alguma dor nas costas de longa data.

Embora a ressonância magnética (RM) seja provavelmente mais amplamente usada hoje, então e agora um aparelho de TC poderia gerar imagens 3D usando tubos de raios X que contêm um eletrodo feito de tungstênio, bem como um ânodo rotativo feito de tungstênio ou um rênio de tungstênio Liga. Além disso, o tungstênio ainda é usado na blindagem de toda a máquina de TC.

Após um bom laudo da tomografia, sem nenhum problema grave, a mãe foi para uma consulta no consultório do dentista. Lá, uma radiografia panorâmica de todos os seus dentes foi tirada – e mais uma vez, os ânodos de tungstênio desempenharam um papel na máquina de raios X.

O tungstato de cálcio foi usado como material fluorescente no filme de raios-x. Além disso, o pesado avental de proteção que a mãe usava era feito de pó de tungstênio disperso em látex, que a protegia contra a radiação e era mais ecológico do que o chumbo.

Hoje, a imagem digital é mais prevalente do que o uso de filme de raio-x tradicional no consultório do dentista, mas a tecnologia básica de raio-x permanece a mesma. Curiosamente, aqui nos Estados Unidos nossos dentistas ainda usam aventais de proteção feitos com chumbo. Mas, não seria ótimo se eles mudassem para o tungstênio mais ecológico?

Voltando a 2007, havia más notícias para a mãe:ela precisava de um tratamento de canal! A maioria das brocas usadas pelo dentista para limpeza e modelagem eram feitas de metal duro de granulação fina e arestas extremamente afiadas. Verdade então e ainda verdade agora, este material de broca produz menos atrito, o que significa menos calor e menos dor para o paciente – finalmente, algumas boas notícias para a mamãe.

Uso de tungstênio durante o dia escolar

Os dois filhos da família partiram para a escola naquela manhã de trem. Seu motor continha interruptores de alta tensão com zonas de contato compostas por peças de cobre de tungstênio, que eram resistentes à erosão por faísca graças ao alto ponto de fusão do tungstênio.

Matrizes de metal duro foram usadas para fabricar a linha de contato aérea do trem, bem como todos os fios do motor. As peças finas de chapa de cobre do motor e dos transformadores foram cortadas usando ferramentas de metal duro. Hoje, esses usos de tungstênio ainda são padrão.

Estudando para uma prova de física durante o passeio de trem, uma das crianças leu sobre o uso de tungstênio nos primeiros materiais de parede para reatores de fusão nuclear. O projeto, o Reator Experimental Termonuclear Internacional (ITER), estava em fase de planejamento e AINDA está em fase de construção agora. (Você pode ler sobre o projeto em www.iter.org.)

Olhando pelas janelas do trem, as crianças viram uma mina de carvão a céu aberto, que usava enormes pás dentadas e outras ferramentas e sistemas baseados em conexões de tubo de carboneto de tungstênio cimentado. Embora a economia do carvão não tenha sido boa para essa indústria nos últimos anos, hoje esse equipamento ainda é usado em diferentes tipos de mineração e ainda utiliza componentes de carboneto de tungstênio.

Quando chegaram à escola, o filho percebeu que havia esquecido alguns de seus materiais e pediu emprestado à irmã um bloco de papel e uma caneta esferográfica.

É claro que hoje os laptops e dispositivos móveis substituíram o bloco e a caneta para muitos estudantes. Mas em 2007 e agora, rolos revestidos de tungstênio são usados ​​na fabricação de papel, e facas de metal duro são usadas para cortar com precisão as folhas de um bloco de escrita.

Além disso, o tungstênio na forma de carboneto cimentado resistente à corrosão ainda forma a esfera de uma caneta esferográfica - projetada com precisão para fornecer a rugosidade da superfície certa para transportar tinta suficiente e rolar no papel sem deslizar.

Tungstênio no lazer

Depois de um dia que incluiu uma tomografia computadorizada em um hospital, seguida de uma ida ao consultório do dentista e um tratamento de canal, a mãe da família finalmente conseguiu uma pausa:ela tinha um encontro para encontrar alguns amigos para uma partida de golfe depois de suas consultas. acabaram.

Ela conferiu o relógio — presente do marido, era um modelo altamente resistente a arranhões feito de carboneto de tungstênio, com movimento mecânico e uma peça de liga pesada de tungstênio para dar corda automática ao relógio. Com sorte, ela ainda pode estar usando o mesmo relógio hoje.

O passeio de golfe deu à mãe a chance de praticar com seu novo driver, que tinha parafusos de liga de tungstênio para melhorar o desempenho, para que ela pudesse melhorar ainda mais em seu handicap de 18 anos. Ela estava feliz pelas novas bolas de golfe que seu marido lhe deu de aniversário; contendo uma concha de tungstênio em uma das camadas externas dentro da bola, quando acertadas corretamente, essas bolas permitiam ao golfista dar um grande giro em suas tacadas.

Como estava frio e o chão era duro, ela também estava grata pelas pontas de metal duro em seus sapatos de golfe. Hoje, usos de tungstênio como esses estão entre muitas outras vantagens tecnológicas que os golfistas estão sempre buscando em sua busca pela perfeição.

Enquanto isso, depois da escola, a filha da família e alguns de seus amigos saíram para correr, usando pesos nas mãos e nas pernas para aumentar a eficiência do treinamento. Agora, como em 2007, esses pesos são frequentemente feitos de tungstênio, com sua alta densidade proporcionando peso em um pacote compacto, e contamos com empresas como a Metal Cutting para nossa experiência em como cortar tungstênio.

Naquela tarde de 2007, o filho encontrou alguns amigos em um clube de jovens, onde jogaram dardos usando dardos de estilo profissional feitos de heavy metal de tungstênio. Isso permitiu (e ainda permite) um design fino e uma trajetória estável quando os projéteis são lançados.

Usos de tungstênio na indústria geral

Ao longo do dia, a história da família chamou a atenção para uma ampla gama de outros usos de tungstênio na indústria em geral – exemplos que ainda são totalmente relevantes agora. Esses incluem:

• Fios de tungstênio usados ​​para fios carregados (corona) em impressoras e copiadoras a laser
• Ferramentas de carboneto de tungstênio cimentadas usadas para usinagem de blocos de motores de automóveis e peças de titânio para longarinas de asas de aviões e trem de pouso
• Diamante policristalino em inserções de carboneto de tungstênio usadas para cortar plástico reforçado com fibra de carbono para peças de aviões, como conchas de asas
• Máquinas de construção de estradas pesadas equipadas com cinzéis de metal duro e outros componentes à base de tungstênio
• Transformador elétrico de alto desempenho e interruptores de estação de energia feitos de cobre tungstênio
• Um picador de madeira que utiliza facas de metal duro, que são mais resistentes ao desgaste do que o aço

Voltar para casa no final de um “dia com tungstênio”

À medida que a família se reunia em casa no final do dia, havia ainda mais usos de tungstênio escondidos à vista de todos. Por exemplo, mãe e filha penduraram algumas cortinas novas que eram à prova de fogo devido ao metatungstato de sódio embutido no tecido.

Pai e filho trabalharam em um projeto de bricolage - um novo banheiro que apresentava azulejos com propriedades refletoras de luz graças ao óxido de tungstênio e ao metal de tungstênio no esmalte. As ferramentas usadas incluíam um cortador de telhas de metal duro e uma broca com brocas de metal duro.

Enquanto a mãe preparava o jantar, usando um afiador de facas de metal duro cimentado, o pai (um audiófilo) testou uma compra recente - um toca-discos de vinil analógico equipado com:

• Um contrapeso de tungstênio para ajustar o braço de tom e amortecer a vibração.
• Quatro pés pesados ​​na parte inferior feitos de liga pesada para amortecer os efeitos da vibração na plataforma giratória

Após o jantar, a família foi ao cinema para ver o mais recente thriller em grande angular, com claridade e brilho das lâmpadas de arco curto de xénon equipadas com eléctrodos de tungsténio.

E enquanto a família terminou seu dia em casa sob o brilho das lâmpadas de filamento de tungstênio - uma aplicação que deve seu brilho caloroso e acolhedor à resistividade do tungstênio, mas não é tão comum hoje em comparação com as lâmpadas fluorescentes compactas e LEDs - quase todos esses outros tungstênios usos são tão relevantes hoje.

Há tungstênio em seu futuro?

Claro, tudo isso é apenas nossa opinião sobre como os usos de tungstênio evoluíram na última década. No entanto, achamos que você concorda que essa comparação mostra que o tungstênio ainda é um dos metais refratários mais amplamente utilizados e benéficos.

Como uma empresa que sabe como cortar tungstênio e colocá-lo em uso ideal, a Metal Cutting pode ajudá-lo a determinar se propriedades como o alto ponto de fusão do tungstênio o tornam o material certo para sua aplicação atual ou planejada - basta nos ligar.

Você também pode aprender os fundamentos do fio de tungstênio, suas propriedades e suas aplicações em nosso guia, Tungsten Wire 101:Overview of a Uniquely Useful Material , que está disponível para download gratuito.