Usos del tungsteno antes y ahora

Una mirada retrospectiva a Tungsten Ca. 2007, cortesía de ITIA

La Asociación Internacional de la Industria del Tungsteno (ITIA) es una organización estimada de la que nuestros colegas de Nippon Tungsten han sido miembros durante muchos años. Si bien en Metal Cutting somos expertos en cómo cortar tungsteno y usarlo para crear piezas de precisión a partir de varillas forjadas y alambre fino, la ITIA se enfoca más en los aspectos de pólvora y tonelaje del tungsteno.

Sin embargo, la altamente respetada ITIA es de interés para cualquier persona en el negocio del tungsteno, donde las propiedades únicas que incluyen el alto punto de fusión del tungsteno (6192 °F o 3422 °C), su baja presión de vapor (temperaturas> 3000 °F o> 1650 °C), y su alta resistencia a la tracción han hecho que este material sea útil en una amplia gama de aplicaciones.

De hecho, cuando nos encontramos con un antiguo artículo del boletín informativo de ITIA llamado “Un día en familia con Tungsten”, solo por diversión, decidimos hacer una especie de actualización. Más de una década después de que se escribiera el artículo, aquí está nuestra mirada a cuántos usos de tungsteno alrededor de 2007, según lo experimentado por una familia teórica de cuatro personas (un padre, una madre y dos hijos), han resistido la prueba del tiempo.

En Casa por la Mañana

Ese día de 2007 comenzó con el papá despertándose muy temprano (y en silencio, para no molestar a su esposa e hijos) con la suave vibración de su teléfono móvil debajo de la almohada.

El tipo de teléfono que se muestra en el artículo desapareció hace mucho tiempo y fue reemplazado por el más delgado de los teléfonos inteligentes. Sin embargo, el mecanismo de una diminuta pieza de tungsteno girada por un micromotor eléctrico dentro del teléfono para crear la vibración es uno de los usos del tungsteno que todavía se utiliza en la actualidad.

Mientras el padre caminaba de puntillas por la casa, notó varias luces, incluido el brillo suave de la lámpara de la mesita de noche con una bombilla incandescente de 15 vatios con filamento de tungsteno y los focos halógenos brillantes del baño con cables de tungsteno de alto rendimiento.

La realidad actual es que las bombillas incandescentes con alambre de filamento están disminuyendo, e incluso las CFL están cediendo rápidamente a la eficiencia de la iluminación LED. (Por mucho que el filamento de alambre sea uno de esos usos de tungsteno que es bueno para nuestro negocio, ¡no estamos entre los negadores de LED!)

Usos de tungsteno en el camino

Finalmente en su automóvil y de camino al aeropuerto, el padre encendió su descongelador de ventanas, que usaba cables de filamento de tungsteno incrustados en los parabrisas delantero y trasero.

Esta aplicación nunca tuvo éxito en los automóviles fabricados en los Estados Unidos, pero se usó ampliamente en Europa. Además, Metal Cutting ofrece actualmente alambre de filamento de tungsteno para este propósito en parabrisas aeroespaciales.

El padre notó que el motor de su automóvil de 10 cilindros funcionaba sorprendentemente bien para un diésel; esto se debió a casi 22 libras (10 kg) de piezas de tungsteno colocadas alrededor del cigüeñal para reducir la vibración. Ese pensamiento ha seguido el camino de los motores diesel de 10 cilindros en general, a favor de automóviles mucho más livianos y de mayor eficiencia energética.

Evitando por poco una colisión en la carretera, papá se apoyó rápidamente en la bocina de su automóvil, una aplicación que, entonces y ahora, requiere el flujo de corriente eléctrica y depende de interruptores hechos de tungsteno puro, que a su vez dependen de la experiencia en cómo cortar tungsteno. .

Antes del amanecer, una fina capa de bronce de tungsteno en su espejo retrovisor redujo el resplandor de los faros detrás de él. Este también es uno de los usos del tungsteno que se utiliza en la actualidad.

Cuando empezó a nevar, el padre pensó en su cuñado que vivía en Finlandia, donde los neumáticos con clavos de carburo de tungsteno cementado eran, y siguen siendo, útiles en el clima helado del invierno, donde el gobierno local los permite. La dureza y la resistencia a la abrasión de los tacos ayudan a evitar que los coches patinen.

Por supuesto, los automóviles de hoy en día incluyen una gama cada vez mayor de tecnología de seguridad activa diseñada para mejorar tanto la seguridad como el rendimiento.

Mientras se acercaba al aeropuerto, el padre vio camiones de carga con etiquetas que decían que estaban equipados con modernos equipos de reducción de emisiones. Los catalizadores DeNOx, usados ​​entonces y ahora en muchos motores diésel de camiones, reducen la concentración de óxido de nitrógeno en el escape.

Estos catalizadores están hechos de una cerámica que contiene tungsteno, dos materiales que funcionan bien juntos, dado el punto de fusión ultra alto del tungsteno.

Además, los orificios de tamaño perfecto en los inyectores diésel de estos camiones se realizan con los propios electrodos de tungsteno de Metal Cutting. Rectificamos los orificios con tolerancias de diámetro de 0,5 micrones para maximizar la combustión completa y reducir las emisiones de partículas.

Usos de tungsteno en el aire

Al abordar un avión y encontrar su asiento cerca de una de las alas, el padre notó las turbinas del motor. Los álabes de la turbina en la zona de alta temperatura del motor estaban y siguen estando hechos de superaleaciones que contienen tungsteno, otra aplicación que se beneficia del alto punto de fusión del tungsteno.

Durante el despegue, miró por la ventana y notó que los flaps y los alerones estaban en funcionamiento. En 2007 y en la actualidad, los contrapesos de metal pesado de tungsteno forman parte del mecanismo que controla la fuerza ejercida sobre los flaps.

Irónicamente, mientras que hoy en día pagamos por todo el equipaje y debemos pagar más por las maletas con sobrepeso, los propios aviones están llenos de pesados ​​contrapesos hechos de aleaciones pesadas de tungsteno. Sin embargo, estos están diseñados con precisión para ubicaciones específicas y con fines de seguridad, por lo que no nos quejamos.

Papá sacó su computadora portátil y su iPod para pasar el tiempo y prepararse para su reunión de negocios. Si bien estos dispositivos electrónicos han evolucionado extraordinariamente en la última década, el tungsteno sigue siendo una parte integral de su fabricación. Por ejemplo:

• Las placas de circuito impreso en el interior de los dispositivos se mecanizan con enrutadores de carburo cementado y microtaladros.
• Los chips de circuitos integrados utilizan cables o enchufes conductores de tungsteno y material de compuerta de siliciuro de tungsteno.
• Las aleaciones de tungsteno y molibdeno se utilizan en la producción de pantallas de dispositivos.
• Se utilizan sondas hechas de tungsteno o tungsteno renio para probar todos y cada uno de los chips de circuito integrado a nivel de oblea, lo que garantiza que la producción de valor agregado posterior utilice solo los chips que funcionan.

Tungsteno en aplicaciones medicas y dentales

Para la madre de familia, la historia de la ITIA detalló algunas citas importantes que presentaban usos de tungsteno en dispositivos médicos. Por ejemplo, hizo un viaje a un hospital para hacerse una tomografía computarizada (CT) de su columna, para tratar de determinar la causa de un dolor de espalda prolongado.

Aunque la resonancia magnética nuclear (RMN) probablemente se utilice más ampliamente en la actualidad, entonces y ahora un dispositivo de TC podría generar imágenes 3D utilizando tubos de rayos X que contienen un electrodo hecho de tungsteno, así como un ánodo giratorio hecho de tungsteno o tungsteno renio. aleación. Además, el tungsteno todavía se usa en el blindaje de toda la máquina CT.

Después de un buen informe de la tomografía computarizada, que no mostró ningún problema grave, la madre se dirigió a una cita en el consultorio del dentista. Allí, se tomó una radiografía panorámica de todos sus dientes y, una vez más, los ánodos de tungsteno desempeñaron un papel en la máquina de rayos X.

Se usó tungstato de calcio como material fluorescente en la película de rayos X. Además, el pesado delantal protector que llevaba la madre estaba hecho de polvo de tungsteno disperso en látex, que la protegía de la radiación y era más ecológico que el plomo.

Hoy en día, las imágenes digitales son más frecuentes que el uso de películas de rayos X tradicionales en el consultorio del dentista, pero la tecnología básica de rayos X sigue siendo la misma. Curiosamente, aquí en los Estados Unidos, nuestros dentistas todavía usan delantales protectores hechos con plomo. Pero, ¿no sería genial si cambiaran al tungsteno más ecológico?

Volviendo a 2007, hubo malas noticias para mamá:¡necesitaba una endodoncia! La mayoría de las fresas utilizadas por el dentista para limpiar y dar forma estaban hechas de carburo cementado de grano fino y bordes extremadamente afilados. Cierto entonces y sigue siendo cierto ahora, este material de perforación produce menos fricción, lo que significa menos calor y menos dolor para el paciente; finalmente, buenas noticias para mamá.

Usos de tungsteno durante el día escolar

Los dos hijos de la familia se dirigieron a la escuela esa mañana en tren. Su motor contenía interruptores de alto voltaje con zonas de contacto que consistían en partes de tungsteno de cobre, que eran resistentes a la erosión por chispas gracias al alto punto de fusión del tungsteno.

Se utilizaron troqueles de trefilado de carburo cementado para fabricar la línea aérea de contacto del tren, así como todos los cables del motor. Las partes delgadas de lámina de cobre del motor y los transformadores se troquelaron con herramientas de carburo cementado. Hoy en día, estos usos de tungsteno siguen siendo estándar.

Mientras estudiaba para un examen de física durante el viaje en tren, uno de los niños leyó sobre el uso de tungsteno en los primeros materiales de las paredes de los reactores de fusión nuclear. El proyecto, el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER), estaba en las etapas de planificación en ese momento y TODAVÍA está en las etapas de construcción ahora. (Puede leer sobre el proyecto en www.iter.org.)

Al mirar por las ventanas del tren, los niños vieron una mina de carbón a cielo abierto, que usaba palas dentadas enormes y otras herramientas y sistemas que se basaban en accesorios de tubería de carburo de tungsteno cementado. Si bien la economía del carbón no ha sido amable con esa industria en los últimos años, hoy en día dichos equipos todavía se usan en diferentes tipos de minería y todavía utilizan componentes de carburo de tungsteno.

Cuando llegaron a la escuela, el hijo se dio cuenta de que había olvidado algunos de sus útiles y le pidió prestado un bloc de papel y un bolígrafo a su hermana.

Por supuesto, hoy en día, las computadoras portátiles y los dispositivos móviles han tomado el lugar de la libreta y el bolígrafo para muchos estudiantes. Pero en 2007 y ahora, los rollos revestidos de tungsteno se utilizan en la fabricación de papel, y las cuchillas de carburo cementado se utilizan para cortar con precisión las hojas de un bloc de notas.

Además, el tungsteno en forma de carburo cementado resistente a la corrosión todavía forma la bola de un bolígrafo, diseñado con precisión para proporcionar la rugosidad superficial adecuada para transportar suficiente tinta y rodar sobre el papel sin deslizarse.

Tungsteno en el ocio

Después de un día que incluyó una tomografía computarizada en un hospital seguida de un viaje al consultorio del dentista y un tratamiento de conducto, la madre de la familia finalmente tomó un descanso:tenía una cita para reunirse con algunos amigos para jugar una ronda de golf después de sus citas. terminaron.

Miró su reloj, un regalo de su marido, era un modelo muy resistente a los arañazos, hecho de carburo de tungsteno, con un movimiento mecánico y una pieza de aleación pesada de tungsteno para dar cuerda al reloj automáticamente. Con suerte, es posible que aún use ese mismo reloj hoy.

La salida de golf le dio a la madre la oportunidad de practicar con su nuevo driver, que tenía tornillos de aleación pesada de tungsteno para mejorar el rendimiento, de modo que pudiera mejorar aún más en su hándicap 18. Se alegró por las nuevas pelotas de golf que su esposo le regaló por su cumpleaños; que contiene una capa de tungsteno en una de las capas exteriores dentro de la bola, cuando se golpea correctamente, estas bolas permiten a la golfista dar un gran giro a sus golpes.

Como hacía frío y el suelo era duro, también estaba agradecida por las púas de carburo cementado de sus zapatos de golf. Hoy en día, los usos del tungsteno como estos se encuentran entre muchas otras ventajas tecnológicas que los golfistas siempre persiguen en su búsqueda de la perfección.

Mientras tanto, después de la escuela, la hija de la familia y algunos de sus amigos salieron a trotar, usando pesas en manos y piernas para aumentar la eficiencia de su entrenamiento. Ahora, como en 2007, estas pesas se fabrican con frecuencia de tungsteno, con su alta densidad que proporciona peso en un paquete compacto, y confían en empresas como Metal Cutting por nuestra experiencia en cómo cortar tungsteno.

Esa tarde de 2007, el hijo se reunió con unos amigos en un club juvenil, donde jugaron a los dardos usando dardos de estilo profesional hechos de metal pesado de tungsteno. Esto permitió (y aún permite) un diseño delgado y una trayectoria estable cuando se lanzan los proyectiles.

Usos de tungsteno en la industria general

A lo largo del día, la historia de la familia mencionó una amplia gama de otros usos del tungsteno en la industria en general, ejemplos que aún son completamente relevantes en la actualidad. Estos incluyen:

• Hilos de tungsteno utilizados para hilos cargados (corona) en impresoras y fotocopiadoras láser
• Herramientas de carburo de tungsteno cementado utilizadas para mecanizar bloques de motores de automóviles y piezas de titanio para largueros de alas y trenes de aterrizaje de aviones
• Diamante policristalino en insertos de carburo de tungsteno que se utilizan para cortar plástico reforzado con fibra de carbono para piezas de aviones, como los armazones de las alas
• Maquinaria de construcción de carreteras de servicio pesado equipada con cinceles de carburo cementado y otros componentes a base de tungsteno
• Interruptores de transformadores eléctricos y centrales eléctricas de alto rendimiento hechos de cobre tungsteno
• Una trituradora de madera que utiliza cuchillas de carburo cementado, que son más resistentes al desgaste que el acero

De vuelta a casa al final de un "día con tungsteno"

A medida que la familia se reunía en casa hacia el final del día, todavía había más usos de tungsteno escondidos a simple vista. Por ejemplo, mamá e hija colgaron unas cortinas nuevas que eran ignífugas debido al metatungstato de sodio incrustado en la tela.

Papá e hijo trabajaron en un proyecto de bricolaje:un baño nuevo que presentaba azulejos con propiedades reflectantes de la luz gracias al óxido de tungsteno y al metal de tungsteno en el esmalte. Las herramientas que utilizaron incluyeron un cortador de azulejos de carburo cementado y un taladro con brocas de carburo cementado.

Mientras la mamá preparaba la cena con un afilador de cuchillos de carburo cementado, el papá (un audiófilo) probó una compra reciente:un tocadiscos de vinilo analógico equipado con:

• Un contrapeso de tungsteno para ajustar el brazo fonocaptor y amortiguar las vibraciones.
• Cuatro pies pesados ​​en la parte inferior hechos de aleación pesada para amortiguar los efectos de la vibración en el tocadiscos

Después de la cena, la familia se dirigió al cine para ver el último thriller en proyección de gran angular, con la claridad y el brillo de las lámparas de arco corto de xenón equipadas con electrodos de tungsteno.

Y mientras la familia terminaba su día en casa bajo el resplandor de las lámparas de filamento de tungsteno, una aplicación que debe su brillo cálido y acogedor a la resistividad del tungsteno pero que no es tan común hoy en día en comparación con las lámparas fluorescentes compactas y LED, casi todas esas otras lámparas de tungsteno los usos son igual de relevantes hoy en día.

¿Hay tungsteno en tu futuro?

Por supuesto, todo esto es solo nuestra opinión sobre cómo han evolucionado los usos del tungsteno durante la última década. Sin embargo, creemos que estará de acuerdo en que esta comparación muestra que el tungsteno sigue siendo uno de los metales refractarios más utilizados y beneficiosos.

Como una empresa que sabe cómo cortar tungsteno y darle un uso óptimo, Metal Cutting puede ayudarlo a determinar si propiedades como el alto punto de fusión del tungsteno lo convierten en el material adecuado para su aplicación actual o planificada; solo llámenos.

También puede aprender los conceptos básicos del alambre de tungsteno, sus propiedades y sus aplicaciones en nuestra guía, Alambre de tungsteno 101:descripción general de un material excepcionalmente útil , que está disponible para su descarga gratuita.