5 Fatos Fascinantes Sobre Tungstênio: Nome, Ponto de Fusão e Mais

Como o Tungstênio é Único, do Seu Nome ao Seu Ponto de Fusão

Com a longa história da Metal Cutting de fornecer tungstênio puro e fabricar peças metálicas deste 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 próprio elemento 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 "wolfram", após o mineral wolframita. Então, 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 usado hoje nos EUA e em inglês, francês e vários outros idiomas. Este termo veio das palavras suecas tung e sten, significando "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 nos outros países nórdicos. Lá, bem como na maioria das línguas germânicas e eslavas, eles usam o nome wolfram ou volfram.

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

• O ponto de fusão mais alto (6192°F, ou 3422°C)
• Menor pressão de vapor (a temperaturas acima de 3000°F, ou 1650°C)
• A maior resistência à tração

Então, seja você chame de tungstênio ou qualquer outro nome, esta gama de propriedades significa que o tungstênio é usado em muitas indústrias e produtos ao redor do mundo, desde ferramentas de corte de alta velocidade e motores a jato, até munição, iluminação e até pesos de pesca.

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

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

Isso porque, nos velhos tempos, faltando ferramentas para medir com precisão fios muito finos — digamos, de .001" até .020" de diâmetro — a convenção era pegar 200 mm (cerca de 8") de fio de tungstênio, pesá-lo, e inserir o peso em uma fórmula matemática para determinar o diâmetro.

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

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

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

3. A maioria do fio de tungstênio vem dopado — quer você precise assim ou não!

Mais uma vez, a prática remonta aos velhos tempos — especificamente, uma época em que o principal propósito do fio de tungstênio era em filamentos para lâmpadas. O problema era que as lâmpadas jogam temperaturas branco-quentes que causavam cedência (sag) nos filamentos iniciais, levando à falha da lâmpada.

Através de 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 de pó.

Curiosamente, no processo de forjamento a quente e trefilação a quente do fio de tungstênio, a alumina e o silício liberariam gás (out-gas) e o potássio permaneceria. Este elemento dava ao fio propriedades non-sag sob temperaturas branco-quentes.

Adicionar esses dopantes na etapa de mistura de pó da fabricação de fio de tungstênio data da época em que não havia outros usos significativos para o fio além de filamentos de lâmpadas. Embora existam muitos outros usos do fio de tungstênio hoje — e embora lâmpadas incandescentes estejam se tornando coisa do passado — o uso de dopantes na fabricação de fio de tungstênio continua.

No entanto, a Metal Cutting também oferece fio de tungstênio 99,999% puro, 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 usando ferramentas de diamante. Mas embora o carboneto de tungstênio tenha muito tungstênio nele, a prática comum de adicionar cobalto como ligante o torna um carboneto cementado e dá ao carboneto de tungstênio propriedades muito diferentes das do tungstênio puro.

(Existem carbonetos sem ligante, 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 de diamante, e o tungstênio puro simplesmente carregará, ou "engomará", a roda de diamante.

A Metal Cutting especializa-se em métodos 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 investigação mais profunda podemos descobrir que eles na verdade têm ou precisam de carboneto de tungstênio na forma de um tubo.

O tungstênio puro simplesmente não pode ser feito em tubo, exceto por furação profunda (gun drilling) de tamanhos finais — e isso assume que a peça tem uma razão favorável de comprimento para ID. Também assume que o cliente tem muito dinheiro e não quer muitos desses peças produzidas penosamente.

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 diferente de outros metais, nem tungstênio nem carboneto de tungstênio podem ser trefilados em tubos.

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

Pessoas às vezes perguntam se você pode ter 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 proposição virtualmente impossível.

O problema é simplesmente: que tipo de recipiente conteria uma grande quantidade de tungstênio líquido? Em toda 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, produtos de tungstênio — do tungstênio puro às poucas ligas possíveis, como ligas pesadas, tungstênio-cobre e tungstênio-prata — são feitos através de prensagem e sinterização em forma near-net-shape.

Para produtos forjados, a prensagem e sinterização é seguida por forjamento a quente (swaging) e trefilação e recozimento repetidos. Isso produz a estrutura de grãos alongada característica que se estende ao produto final, seja uma haste grande ou um fio muito fino.

O único elemento conhecido com 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 conter tungstênio líquido, porque em altas temperaturas os dois reagirão para formar carboneto de tungstênio.

Experimentalmente, tungstênio líquido foi produzido usando crisóis de cobre supercondutivos nos quais o calor é puxado da superfície do crisol para que 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 que vem depois.

Como os fatos 1-5 se somam?

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

Como uma empresa que entrega produtos especializados de fio e haste de tungstênio desde 1967 — e como distribuidora exclusiva na América do Norte para a Nippon Tungsten Co., Ltd. — a Metal Cutting Corporation pode ajudar você a desvendar os mistérios do tungstênio para suas aplicações.

É só nos ligar. Ou, para dicas sobre fio de tungstênio ou outras necessidades de fabricação de metal de precisão, baixe nosso guia gratuito sobre propriedades e aplicações de fio de tungstênio.