5 Hechos Fascinantes sobre el Tungsteno: Nombre, Punto de Fusión y Más

Cómo el Tungsteno es Único, desde su Nombre hasta su Punto de Fusión

Con la larga historia de Metal Cutting suministrando tungsteno puro y fabricando piezas metálicas de este material notable, hemos desarrollado una apreciación especial por el elemento, sus propiedades y lo que puede hacer.

Así que solo por diversión, pensamos echar un vistazo a algunos de los hechos más interesantes —y a veces curiosos— sobre el tungsteno.

1. ¿Qué hay en un nombre?

La derivación del nombre "tungsteno" —y la historia de por qué el símbolo del elemento en la tabla periódica es W— es un rompecabezas internacional. El elemento mismo fue descubierto en 1783 por dos químicos españoles, los hermanos Juan José y Fausto Elhuyar, en muestras de un mineral llamado wolframita.

Hoy, en muchos países alrededor del mundo, el tungsteno se refiere por el nombre germánico "wolfram", por el mineral wolframita. Así que es fácil ver de dónde vino el símbolo químico W —aunque si eres como nosotros, podrías preguntarte por qué el elemento no se llamó "Faustonita" o si hay una palabra en español para wolframita.

Sin embargo, el nombre tungsteno es el que se usa hoy en EE. UU. y en inglés, francés y varios otros idiomas. Este término vino de las palabras suecas tung y sten, que significan "piedra pesada", y es el viejo nombre sueco para el mineral scheelita, otra fuente de mineral de tungsteno.

Pero irónicamente, tungsteno NO se usa como nombre del elemento en Suecia ni en los otros países nórdicos. Allí, al igual que en la mayoría de los idiomas germánicos y eslavos, usan el nombre wolfram o volfram.

Tungsteno/Wolfram/Volfram todavía se extrae principalmente de wolframita y scheelita. De todos los metales en forma pura, el tungsteno tiene:

• El punto de fusión más alto (6192°F, o 3422°C)
• La presión de vapor más baja (a temperaturas arriba de 3000°F, o 1650°C)
• La resistencia a la tracción más alta

Así que, ya sea que lo llame tungsteno o cualquier otro nombre, esta gama de propiedades significa que el tungsteno se usa en muchas industrias y productos alrededor del mundo, desde herramientas de corte de alta velocidad y motores de turbinas a reacción, hasta municiones, iluminación e incluso plomos de pesca.

2. El diámetro del alambre de tungsteno se expresa en miligramos.

Podría escuchar a la gente describir el diámetro de tungsteno como 14.7 mg, 3.05 mg, 246.7 mg, y así sucesivamente.

Eso es porque en los viejos tiempos, careciendo de herramientas para medir con precisión alambres muy delgados —digamos, de .001” hasta .020” de diámetro— la convención era tomar 200 mm (aproximadamente 8”) de alambre de tungsteno, pesarlo e introducir el peso en una fórmula matemática para determinar el diámetro.

Para calcular el diámetro (D) del alambre de tungsteno basado en el peso por unidad de longitud, la fórmula es:

D = 0.71746 x raíz cuadrada (peso mg / longitud 200 mm)

La tolerancia de diámetro estándar es ±3% de la medición de peso, aunque tolerancias más ajustadas están disponibles, dependiendo de la aplicación para el producto de alambre. Este método también asume que el alambre tiene un diámetro constante, sin variación significativa, estrechamiento u otros efectos cónicos en cualquier parte del diámetro.

3. La mayoría del alambre de tungsteno viene dopado —¡lo necesite así o no!

Una vez más, la práctica remonta a los viejos tiempos —específicamente, a una época en que el propósito principal del alambre de tungsteno era en filamentos para bombillas. El problema era que las bombillas emiten temperaturas blanco-calientes que causaban que los filamentos tempranos se deformaran, llevando a fallo de la lámpara.

A través de experimentación, la idea evolucionó para agregar alúmina, silicio y potasio para alterar las propiedades mecánicas del alambre de tungsteno. Los dopantes se agregaban en la etapa de mezcla de polvo.

Curiosamente, en el proceso de forjado en caliente y estirado en caliente del alambre de tungsteno, la alúmina y el silicio se desgasificaban y el potasio permanecía. Este elemento daba al alambre propiedades de no deformación bajo temperaturas blanco-calientes.

Agregar estos dopantes en la etapa de mezcla de polvo de la fabricación de alambre de tungsteno data de la época en que no había otros usos significativos para el alambre además de filamentos de bombillas. Si bien hay muchos otros usos del alambre de tungsteno hoy —y mientras las bombillas incandescentes se están volviendo cosa del pasado— el uso de dopantes en la fabricación de alambre de tungsteno continúa.

Sin embargo, Metal Cutting también ofrece alambre de tungsteno 99.999% puro, sin dopar, ¡por si lo quiere!

4. El tungsteno y el carburo de tungsteno NO son intercambiables.

El carburo de tungsteno es famoso por su resistencia al desgaste; de hecho, solo puede cortarse usando herramientas de diamante. Pero aunque el carburo de tungsteno tiene mucho tungsteno en él, la práctica común de agregar cobalto como aglutinante lo convierte en un carburo cementado y le da al carburo de tungsteno propiedades muy diferentes a las del tungsteno puro.

(Hay carburos sin aglutinante, con sus ventajas de resistencia química, pero eso es tema para otro blog.)

El tungsteno puro tiene muchas propiedades que lo hacen útil; sin embargo, también es conocido por ser notoriamente difícil de mecanizar. Intente usar herramientas de diamante, y el tungsteno puro simplemente cargará, o "engomará", la rueda de diamante.

Metal Cutting se especializa en métodos muy efectivos para cortar tungsteno puro, pero interesantemente, esos mismos métodos no son útiles al intentar cortar carburo de tungsteno. Por ejemplo, un cliente puede decirnos que tiene o quiere un tubo de tungsteno, pero tras una investigación más profunda podemos descubrir que en realidad tiene o necesita carburo de tungsteno en forma de tubo.

El tungsteno puro simplemente no puede hacerse en un tubo, aparte de taladrar tamaños finales —y eso asume que la pieza tiene una relación favorable de longitud a DI. También asume que el cliente tiene mucho dinero y no quiere muchos de estos partes producidos penosamente.

El carburo de tungsteno, por otro lado, puede prensarse y sinterizarse en formas tubulares, pero eso tampoco es un proceso barato ni de alto volumen. Y a diferencia de otros metales, ni el tungsteno ni el carburo de tungsteno pueden estirarse en tubos.

5. El alto punto de fusión del tungsteno hace que obtener tungsteno líquido sea un desafío.

A veces la gente pregunta si se puede tener tungsteno líquido, y la respuesta es… bueno, es complicado. Al tener el punto de fusión más alto de cualquier metal conocido, a 6192°F, obviamente el tungsteno sería muy difícil de fundir.

En teoría, cualquier cosa puede fundirse si se aplica suficiente calor. Sin embargo, para propósitos comerciales, el alto punto de fusión del tungsteno hace que el tungsteno líquido sea una proposición virtualmente imposible.

El problema es simplemente, ¿qué tipo de contenedor contendría una gran cantidad de tungsteno líquido? En toda practicidad, cualquier cosa que intentara usar se fundiría por la alta temperatura del tungsteno.

Por eso el tungsteno se fabrica en estado no líquido, usando metalurgia de polvo. Comercialmente, los productos de tungsteno —desde tungsteno puro hasta las pocas aleaciones posibles, como aleaciones pesadas, cobre-tungsteno y plata-tungsteno— se hacen mediante prensado y sinterizado a forma casi neta.

Para productos forjados, el prensado y sinterizado es seguido por forjado y estirado y recocido repetidos. Esto produce la estructura de grano alargada característica que se transfiere al producto final, ya sea una varilla grande o un alambre muy delgado.

El único elemento conocido con un punto de fusión más alto que el tungsteno es el carbono, a 6422°F (3550°C). Sin embargo, incluso el carbono no puede usarse para contener tungsteno líquido, porque a altas temperaturas los dos reaccionarán para formar carburo de tungsteno.

Experimentalmente, el tungsteno líquido se ha producido usando crisoles de cobre superconductor en los que el calor se aleja de la superficie del crisol para que permanezca intacto. Pero de nuevo, esto es impráctico para volúmenes comerciales.

Eso significa que cada producto de tungsteno jamás producido nunca estuvo en estado líquido. Metalúrgicamente, eso es de importancia crucial para todo lo que viene después.

¿Cómo suman los hechos 1-5?

Con todas sus propiedades únicas e interesantes, el tungsteno es uno de los metales refractarios más ampliamente usados. (Y no, no es un elemento de tierras raras, aunque por razones políticas el tungsteno ha sido agrupado con esos elementos que hacen titulares —pero eso es tema para otro momento.)

Como una empresa que ha estado entregando productos especializados de alambre y varilla de tungsteno desde 1967 —y como distribuidor exclusivo en Norteamérica para Nippon Tungsten Co., Ltd.— Metal Cutting Corporation puede ayudarle a desenredar los misterios del tungsteno para sus aplicaciones.

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