Wärme wirkt sich auf Wolfram aus, aber in einer Weise, die es für Hochtemperaturanwendungen besonders wertvoll macht.
Wolfram hat einen extrem hohen Schmelzpunkt, der es ihm ermöglicht, seine strukturelle Integrität und Funktionalität bei Temperaturen zu erhalten, bei denen andere Materialien versagen würden.
Diese Eigenschaft ist für Anwendungen wie Vakuumelektronengeräte (VEDs), Metallspritzgussöfen (MIM) und Schweißelektroden von entscheidender Bedeutung.
1. Hoher Schmelzpunkt und Hitzebeständigkeit
Der Schmelzpunkt von Wolfram liegt bei ca. 3422°C (6192°F) und ist damit einer der höchsten aller Metalle.
Diese extreme Hitzebeständigkeit macht Wolfram unverzichtbar für Vakuum-Elektronengeräte wie Wanderfeldröhren (TWT), Magnetrons und Klystrons.
Für diese Geräte werden Materialien benötigt, die hohen Leistungsdichten und Frequenzen standhalten können, was Wolfram ohne Schmelzen oder Verschlechterung bewältigen kann.
Diese Eigenschaft macht Wolfram auch für verschiedene Hochtemperaturanwendungen unverzichtbar, von der Satellitenkommunikation bis zu Flugsicherungssystemen.
2. Niedriger Dampfdruck
Bei hohen Temperaturen weist Wolfram einen niedrigen Dampfdruck auf, was in MIM-Öfen, die in einer Wasserstoffatmosphäre arbeiten, von Vorteil ist.
In dieser Umgebung können die Öfen sehr hohe Temperaturen erreichen, ohne dass Wolfram Sauerstoff, Kohlenstoff, Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen freisetzt.
Diese Eigenschaft sorgt dafür, dass das Wolfram stabil bleibt und nicht zu Verunreinigungen im Ofen beiträgt, was für die Unversehrtheit der zu verarbeitenden Materialien entscheidend ist.
3. Formbeständigkeit
Wolfram bleibt bei hohen Temperaturen formstabil, was es zu einem idealen Material für Schweißelektroden macht.
Es wird verarbeitet, indem Wolframpulver in verschiedene Formen gepresst und dann bei Temperaturen zwischen 2000 und 2500 °C gesintert wird.
Dieses Verfahren erhöht die Dichte und Festigkeit des Endprodukts und sorgt dafür, dass es auch bei großer Hitze seine Struktur beibehält.
4. Herausforderungen bei Hitze und Verarbeitung
Die Hitzebeständigkeit von Wolfram ist zwar ein großer Vorteil, birgt aber auch Herausforderungen.
Reines Wolfram ist schwer zu bearbeiten und wird bei niedrigen Temperaturen spröde.
Die Übergangstemperatur von Wolfram von duktil zu spröde ist in der Regel höher als die Raumtemperatur, was es spröde und schwierig macht, in typischen Fertigungsumgebungen zu arbeiten.
Wolframdraht profitiert jedoch von der Wärmezufuhr während der Herstellung, die seine Formbarkeit verbessert.
5. Oxidation und Versprödung
Wolfram oxidiert an der Luft bei hohen Temperaturen, beginnend um 500°C und schneller über 1200°C.
Diese Oxidation kann zur Versprödung und Zersetzung des Materials führen, was die Verwendung von Schutzgasatmosphären oder reduzierenden Atmosphären beim Schweißen und bei Hochtemperaturanwendungen erforderlich macht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Hitze den Nutzen von Wolfram bei Hochtemperaturanwendungen aufgrund seines hohen Schmelzpunkts und des niedrigen Dampfdrucks erhöht.
Sie bringt jedoch auch Herausforderungen mit sich, wie die Sprödigkeit bei niedrigeren Temperaturen und die Anfälligkeit für Oxidation, die eine sorgfältige Handhabung und kontrollierte Umgebungen während der Herstellung und Verwendung erfordern.
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