5 fatos interessantes sobre o tungstênio

Como o tungstênio é único, do nome ao ponto de fusão

Com a longa história da Metal Cutting no fornecimento de tungstênio puro e na fabricação de peças metálicas desse material notável, desenvolvemos uma apreciação especial pelo elemento, suas propriedades e o que ele pode fazer.

Então, apenas por diversão, pensamos em dar uma olhada em alguns dos fatos mais interessantes – e às vezes curiosos – sobre o tungstênio.

1. O que há em um nome?

A derivação do nome “tungstênio” – e a história de por que o símbolo do elemento na tabela periódica é W – é um quebra-cabeça internacional. O elemento em si foi descoberto em 1783 por dois químicos espanhóis, os irmãos Juan José e Fausto Elhuyar, em amostras de um mineral chamado wolframita.

Hoje, em muitos países ao redor do mundo, o tungstênio é referido pelo nome germânico “volfrâmio”, em homenagem ao mineral volframita. Portanto, é fácil ver de onde veio o símbolo químico W – embora, se você for como nós, possa se perguntar por que o elemento não foi chamado de “Faustonita” ou se existe uma palavra em espanhol para wolframita.

No entanto, o nome tungstênio é o que é usado hoje nos EUA e em inglês, francês e vários outros idiomas. Este termo veio das palavras suecas tung e sten , que significa “pedra pesada”, e é o antigo nome sueco para o mineral scheelita, outra fonte de minério de tungstênio.

Mas, ironicamente, tungstênio NÃO é usado como nome do elemento na Suécia ou em outros países nórdicos. Lá, assim como na maioria das línguas germânicas e eslavas, eles usam o nome wolfram ou volfram.

Tungstênio/Wolfram/Volfram ainda é extraído principalmente de volframite e scheelita. De todos os metais em forma pura, o tungstênio tem:

• O ponto de fusão mais alto (6192°F ou 3422°C)
• Pressão de vapor mais baixa (em temperaturas acima de 3.000°F ou 1.650°C)
• A maior resistência à tração

Portanto, quer você o chame de tungstênio ou qualquer outro nome, essa gama de propriedades significa que o tungstênio é usado em muitas indústrias e produtos em todo o mundo, desde ferramentas de corte de alta velocidade e motores de turbina a jato até munição, iluminação e até pesos de pesca.

2. O diâmetro do fio de tungstênio é expresso em miligramas.

Você pode ouvir as pessoas descreverem o diâmetro do tungstênio como 14,7 mg, 3,05 mg, 246,7 mg e assim por diante.

Isso porque antigamente, sem ferramentas para medir com precisão fios muito finos - digamos, de 0,001" a 0,020" de diâmetro - a convenção era pegar 200 mm (cerca de 8") de fio de tungstênio, pesá-lo e coloque o peso em uma fórmula matemática para determinar o diâmetro.

Para calcular o diâmetro (D) do fio de tungstênio com base no peso por unidade de comprimento, a fórmula é:

D =0,71746 x raiz quadrada (mg peso/200 mm comprimento)

A tolerância padrão do diâmetro é de ± 3% do peso medido, embora tolerâncias mais apertadas estejam disponíveis, dependendo da aplicação do produto de arame. Este método também assume que o fio tem um diâmetro constante, sem variação significativa, estreitamento ou outros efeitos cônicos em qualquer parte do diâmetro.

3. A maioria dos fios de tungstênio vem dopada — quer você precise ou não!

Mais uma vez, a prática remonta aos velhos tempos – especificamente, uma época em que o principal objetivo do fio de tungstênio estava em filamentos para lâmpadas. O problema era que as lâmpadas emitem temperaturas incandescentes que faziam com que os filamentos iniciais caíssem, levando à falha da lâmpada.

Através da experimentação, a ideia evoluiu para adicionar alumina, silício e potássio para alterar as propriedades mecânicas do fio de tungstênio. Os dopantes foram adicionados na etapa de mistura do pó.

Curiosamente, no processo de estampagem a quente e trefilação a quente do fio de tungstênio, a alumina e o silício sairiam do gás e o potássio permaneceria. Este elemento deu ao fio propriedades de não escorrimento sob temperaturas quentes.

A adição desses dopantes no estágio de mistura de pó da fabricação do fio de tungstênio data do momento em que não havia outros usos significativos para o fio além dos filamentos de lâmpadas. Embora existam muitos outros usos do fio de tungstênio hoje – e enquanto as lâmpadas incandescentes estão se tornando uma coisa do passado – o uso de dopantes na fabricação de fios de tungstênio continua.

No entanto, o Metal Cutting também oferece fio de tungstênio 99,999% puro e não dopado, caso você queira!

4. Tungstênio e carboneto de tungstênio NÃO são intercambiáveis.

O carboneto de tungstênio é famoso por sua resistência ao desgaste; na verdade, só pode ser cortado com ferramentas diamantadas. Mas, embora o carboneto de tungstênio tenha muito tungstênio, a prática comum de adicionar cobalto como aglutinante o torna um carboneto cimentado e fornece propriedades de carboneto de tungstênio muito diferentes das do tungstênio puro.

(Existem carbonetos sem ligantes, com suas vantagens de resistência química, mas isso é assunto para outro blog.)

O tungstênio puro tem muitas propriedades que o tornam útil; no entanto, também é conhecido por ser notoriamente difícil de usinar. Tente usar ferramentas diamantadas e o tungstênio puro simplesmente carregará, ou “grudará”, a roda diamantada.

A Metal Cutting é especializada em métodos que são muito eficazes para cortar tungstênio puro, mas, curiosamente, esses mesmos métodos não são úteis ao tentar cortar carboneto de tungstênio. Por exemplo, um cliente pode nos dizer que tem ou quer um tubo de tungstênio, mas após uma investigação mais aprofundada, podemos descobrir que eles realmente têm ou precisam de carboneto de tungstênio na forma de um tubo.

O tungstênio puro simplesmente não pode ser transformado em um tubo, além dos tamanhos finais de perfuração da pistola - e isso pressupõe que a peça tenha uma proporção favorável entre comprimento e diâmetro interno. Também pressupõe que o cliente tem muito dinheiro e não quer muitas dessas peças produzidas meticulosamente.

O carboneto de tungstênio, por outro lado, pode ser prensado e sinterizado em formas tubulares, mas isso também não é um processo barato ou de alto volume. E, ao contrário de outros metais, nem o tungstênio nem o carboneto de tungstênio podem ser inseridos em tubos.

5. O alto ponto de fusão do tungstênio torna a obtenção de tungstênio líquido um desafio.

As pessoas às vezes perguntam se você pode tomar tungstênio líquido, e a resposta é… bem, é complicado. Tendo o ponto de fusão mais alto de qualquer metal conhecido, a 6192°F, obviamente o tungstênio seria muito difícil de derreter.

Em teoria, qualquer coisa pode ser derretida se você aplicar calor suficiente. No entanto, para fins comerciais, o alto ponto de fusão do tungstênio torna o tungstênio líquido uma proposta praticamente impossível.

O problema é simplesmente, que tipo de recipiente conteria uma grande quantidade de tungstênio líquido? Com toda a praticidade, qualquer coisa que você tentasse usar seria derretida pela alta temperatura do tungstênio.

É por isso que o tungstênio é fabricado em estado não líquido, usando metalurgia do pó. Comercialmente, os produtos de tungstênio – do tungstênio puro às poucas ligas possíveis, como ligas pesadas, cobre tungstênio e prata tungstênio – são feitos por meio de prensagem e sinterização em forma quase líquida.

Para produtos forjados, a prensagem e sinterização são seguidas por estampagem e repuxo repetido e recozimento. Isso produz a estrutura de grão alongada característica que é transportada para o produto acabado, seja uma haste grande ou um fio muito fino.

O único elemento conhecido com um ponto de fusão mais alto que o tungstênio é o carbono, a 6422°F (3550°C). No entanto, mesmo o carbono não pode ser usado para reter o tungstênio líquido, porque em altas temperaturas os dois reagirão para formar carboneto de tungstênio.

Experimentalmente, o tungstênio líquido foi produzido usando cadinhos de cobre supercondutores nos quais o calor é retirado da superfície do cadinho para que ele permaneça intacto. Mas, novamente, isso é impraticável para volumes comerciais.

Isso significa que todo produto de tungstênio já produzido nunca esteve em estado líquido. Metalurgicamente, isso é de importância crucial para tudo o que vem depois.

Como os fatos 1-5 se somam?

Com todas as suas propriedades únicas e interessantes, o tungstênio é um dos metais refratários mais utilizados. (E não, não é um elemento de terras raras, embora por razões políticas o tungstênio tenha sido agrupado com aqueles elementos que fazem as manchetes – mas isso é um assunto para outra hora.)

Como uma empresa que fornece produtos especializados de fio e haste de tungstênio desde 1967 — e como distribuidora norte-americana exclusiva da Nippon Tungsten Co., Ltd. — a Metal Cutting Corporation pode ajudá-lo a desvendar os mistérios do tungstênio para suas aplicações.

Basta nos ligar. Ou, para obter dicas sobre fios de tungstênio ou outras necessidades de fabricação de metal de precisão, baixe nosso guia gratuito sobre propriedades e aplicações de fios de tungstênio.