Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle, einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine hohe Dichte.
Die gute elektrische Leitfähigkeit und die ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit von Wolfram sind ebenfalls zu erwähnen. All diese Eigenschaften sind bei Wolfram ausgeprägter als bei Molybdän.
Die physikalischen Eigenschaften von Wolfram ändern sich mit der Temperatur. Die nachfolgenden Diagramme zeigen den Verlauf der wichtigsten Größen im Vergleich:
Die Abbildung (oben rechts) fasst die in der Literatur zugänglichen temperaturabhängigen Emissivitätswerte für Wolfram - dargestellt als blaues Streuband - zusammen. Experimentell an Plansee-Proben in typischen Lieferzuständen bestimmte Emissivitätswerte liegen am oberen Ende des Streubandes.
Wolfram hat ähnliche mechanische Eigenschaften wie Molybdän. Wie bei Molybdän sind diese Eigenschaften abhängig von der Prüftemperatur. Wolfram hat mit
3.420 °C den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle,
besitzt einen hohen E-Modul und eine hohe Warm- und Kriechfestigkeit.
Bei Plansee optimieren wir die Materialreinheit, bestimmen die Art und Menge der Legierungsbestandteile und verändern die Mikrostruktur des Werkstoffs durch gezielte thermomechanische Behandlung, einer Kombination aus Umformung und Wärmebehandlung. Das Resultat: maßgeschneiderte mechanische Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungen.
Wolfram hat wie Molybdän ein kubisch-raumzentriertes Gitter und damit denselben charakteristischen Übergang von spröd zu duktil. Die Spröd-Duktil-Übergangstemperatur kann durch Verformung und Legieren zu niedrigeren Temperaturen verschoben werden. Mit zunehmendem Verformungsgrad steigt die Festigkeit an. Im Gegensatz zu anderen Metallen nimmt dabei aber auch die Duktilität zu. Um die Duktilität von Wolfram generell zu verbessern, wird Rhenium zulegiert.
Dotieren kommt vom Lateinischen "dotare" und bedeutet "ausstatten". Dotieren wird in der Metallkunde als das Einbringen von einem oder mehreren Legierungselementen im Mikrogramm-Bereich verstanden. Häufig verwendet man auch das Wort "Mikrolegieren". Der Legierungsgehalt beim Dotieren geht bis zu einigen Hundert Mikrogramm [mg]/g. Die Höhe der Dotiermenge wird häufig auch in ppm (Gewichts-ppm) angegeben. Der Ausdruck ppm kommt vom englischen "parts per million" und bedeutet "Teile von einer Million", also 10-6.
Wenn Sie Wolfram bei hohen Temperaturen einsetzen wollen, sollten Sie auf die Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs achten. Neben der Festigkeit des Werkstoffs nimmt bei Wolframwerkstoffen insbesondere die Duktilität mit steigendem Rekristallisationsgrad ab. Wird Wolfram mit kleinen Oxidteilchen oder Bläschen (z. B. Lanthan oder Kalium) dotiert, erhöhen sich die Rekristallisationstemperatur und Kriechfestigkeit des Werkstoffs. Je höher die Umformung, desto stärker ist die Wirkung (wenn es sich um Oxide handelt), die durch die thermomechanische Herstellung feiner werden.
In der Tabelle sehen Sie Rekristallisationstemperaturen unserer Wolfram-Basiswerkstoffe bei unterschiedlichen Umformgraden angeführt:
| Werkstoff | Temperatur [°C] für 100 % Rekristallisation (Glühdauer 1 Stunde) | |
| Umformgrad = 90 % | Umformgrad = 99,99 % | |
| W (rein) | 1.350 | - |
| WVM | - | 2.000 |
| WL10 | 1.500 | 2.500 |
| WL15 | 1.550 | 2.600 |
| WRe05 | 1.700 | - |
| WRe26 | 1.750 | - |
| WC20 | 1.550 | 2.600 |
Beim Bearbeiten von Wolfram ist Fingerspitzengefühl gefragt. Die spanlose Formgebung wie Biegen oder Abkanten muss generell über der Spröd-Duktil-Übergangstemperatur erfolgen. Diese ist bei Wolfram höher als bei Molybdän. Mit steigender Blechdicke müssen Sie die Anwärmtemperatur stärker erhöhen. Bei Schneid- und Stanzarbeiten ist die nötige Anwärmtemperatur des Blechs höher als beim Abkanten. Die spanabhebende Bearbeitung von Wolfram ist nur sehr schwer möglich. Unsere Wolframlegierungen mit Lanthanoxid lassen sich vergleichsweise besser zerspanen. Der Werkzeugverschleiß ist dennoch sehr hoch und kann zu Ausbrüchen im Wolfram führen.
Bei speziellen Fragen zum Thema mechanische Bearbeitung von Refraktärmetallen stehen wir Ihnen mit unserer langjährigen Erfahrung sehr gerne zu Verfügung.
Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von unter 60 % ist Wolfram korrosionsbeständig. In feuchterer Luft bilden sich Anlauffarben aus, die jedoch weniger stark ausgeprägt sind als bei Molybdän. Glasschmelzen, Wasserstoff, Stickstoff, Edelgase, Metallschmelzen und Oxidkeramikschmelzen greifen auch bei sehr hohen Temperaturen Wolfram nur wenig an, wenn sie nicht zusätzlich Oxidationsmittel enthalten.
Nachstehende Tabelle zeigt das Korrosionsverhalten von Wolfram. Die Angaben beziehen sich, wenn nicht anders vermerkt, auf reine, nicht mit Luft oder Stickstoff vermengte Lösungen. Fremde chemisch aktive Substanzen in kleinsten Konzentrationen können das Korrosionsverhalten stark beeinflussen. Sie haben Fragen zu komplexen Korrosionsthemen? Wir stehen Ihnen mit unserer Erfahrung und eigenem Korrosionslabor sehr gerne zur Verfügung.
| MEDIUM | RESISTENT (+), NICHT-RESISTENT (-) | ANMERKUNG |
| Wasser | ||
| Warm- und Kaltwasser < 80 °C | + | |
| Heißwasser > 80 °C, entlüftet | + | |
| Säuren | ||
| Flusssäure, HF | + |
< 100 °C |
| Salzsäure, HCI | + | |
| Phosphorsäure, H3PO4 | + | < 250 °C |
| Schwefelsäure, H2SO4 | + | < 70 %, < 190 °C |
| Salpetersäure, HNO3 | + | |
| Königswasser, HNO3 + 3 HCl | + | < 30 °C |
| Organische Säuren | + | |
| Laugen | ||
| Ammoniaklösung, NH4OH | + | |
| Kaliumhydroxid, KOH | + | < 50 %, < 100 °C |
| Natriumhydroxid, NaOH | + | < 50 %, < 100 °C |
| Halogene | ||
| Fluor, F2 | - | |
| Chlor, Cl2 | + | < 250 °C |
| Brom, Br2 | + | < 450 °C |
| Iod, I2 | + | < 450 °C |
| Nichtmetalle | ||
| Bor, B | + | < 1.200 °C |
| Kohlenstoff, C | + | < 1.200 °C |
| Silizium, Si | + | < 900 °C |
| Phosphor, P | + | < 800 °C |
| Schwefel, S | + | < 500 °C |
| Gase* | ||
| Ammoniak, NH3 | + | < 950 °C |
| Kohlenmonoxid, CO | + | < 1.400 °C |
| Kohlendioxid, CO2 | + | < 1.200 °C |
| Kohlenwasserstoffe | + | < 1.200 °C |
| Luft und Sauerstoff, O2 | + | < 500 °C |
| Inertgase (He, Ar, N2) | + | |
| Wasserstoff, H2 | + | |
| *Besondere Aufmerksamkeit muss dem Taupunkt des Gases geschenkt werden. Feuchtigkeit kann zu Oxidation führen. | ||
| Schmelzen | ||
| Glasschmelzen* | + | < 1.700 °C |
| Aluminium, Al | + |
< 700 °C |
| Beryllium, Be | - | |
| Bismut, Bi | + | < 1.400 °C |
| Cer, Ce | + | < 800 °C |
| Kupfer, Cu | + | < 1.300 °C |
| Gallium, Ga | + | < 1.000 °C |
| Gold, Au | + | < 1.100 °C |
| Eisen, Fe | - | |
| Blei, Pb | + | < 1.100 °C |
| Lithium, Li | + | < 700 °C |
| Magnesium, Mg | + | < 1.000 °C |
| Quecksilber, Hg | + | < 600 °C |
| Nickel, Ni | - | |
| Plutonium, Pu | + | < 700 °C |
| Kalium, K | + | < 1.200 °C |
| Rubidium, Rb | + | < 1.200 °C |
| Samarium, Sm | + | < 800 °C |
| Scandium, Sc | + | < 1.400 °C |
| Silber, Ag | + | |
| Natrium, Na | + | < 600 °C |
| Zinn, Sn | + | < 980 °C |
| Uran, U | + | < 900 °C |
| Zink, Zn | + | < 700 °C |
| *Ausgenommen Gläser mit Oxidationsmitteln | ||
| Ofenbauwerkstoffe | ||
| Aluminiumoxid, Al2O3 | + | < 1.900 °C |
| Berylliumoxid, BeO | + | < 2.000 °C |
| Graphit, C | + | < 1.200 °C |
| Magnesiumoxid, MgO | + | < 1.600 °C |
| Siliziumcarbid, SiC | + | < 1.300 °C |
| Zirkoniumdioxid, ZrO2 | + | < 1.900 °C |
Korrosionsverhalten von Wolfram gegenüber ausgewählten Stoffen
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Sie wollen mehr über Wolfram und seine Legierungen erfahren? Dann sehen Sie hier die Materialbroschüre und unsere Produktdatenblätter ein.
