Wolfraam: Het element

Wolfraam is een bijzonder metaal. Het technisch zuivere metaal is zacht en kan geknipt en vervormd worden met eenvoudige plaatwerkgereedschap maar reeds weinig legeringselementen geven het een grote sterkte en hardheid. Het heeft het hoogste smeltpunt van alle metalen en wolfraamlegeringen worden toegepast van het kogeltje in de balpoint tot pantserstaal. Meeste wolfraam(carbide) wordt gebruikt voor de bereiding van gereedschapstaal met name van Hardmetaal, een zeer slijtvast metaal dat gebruikt wordt voor de vervaardiging van snijgereedschap als draaibeitels en frezen.

Inhoud

• Wolfraam-ertsen
• Wolfraam bereiding
• Toepassingen van wolfraam
• Laselektrode
• Milieu en gezondheid
• Chemische en fysische eigenschappen

Wolfraam-ertsen

Meest voorkomende wolfraam ertsen zijn wolframiet, scheeliet, ferberiet en huebneriet. Het wordt aangetroffen in in China (75% van de wereldproductie), Bolivia, Verenigde Staten, Oostenrijk, Portugal, Rusland en Zuid-Korea. Heden wordt meeste wolfraam gewonnen uit wolframiet((Fe, Mn)WO4) en scheeliet (CaWO4).

Wolfraam bereiding

Wolfraam ertsen worden gesmolten met natriumhydroxide, waarbij natriumwolframaat ontstaat, dat wordt omgezet in ammoniumwolframaat, waaruit door verhitten wolfraamtrioxide (WO3) ontstaat, dat met waterstof of koolstof wordt gereduceerd tot poedervormig metaal en koolstofdioxide (CO2). Door persen in een waterstof atmosfeer en walsen wordt metaal in draad- of plaatvorm vervaardigd. De wereld jaarproductie is ongeveer 70.000 ton.
Wolfraam een zacht lichtgrijs-wit metaal dat is te knippen met een tang en taai zodat het tot draad getrokken kan worden en in mallen geperst. Echter verbindingen als wolfraamcarbiden zijn zeer hard en creëren sterke slijtvaste wolfraamlegeringen.

Toepassingen van wolfraam

• Elektrische contacten en schakelingen; contactpunten in motoren.
• Wolfraam metaal met hoogste smeltpunt, is prima geschikt als gloeidraad in gloeilampen, straalkachels, buizen voor sterke radiozenders en voor televisies.
• Hitteschild bij ruimtevaartuigen en de neuzen van luchtdoelraketten.
• Kernreactortechnologie, o.a. containers voor splijtstof voor kernreactoren.
• Matrijzen en walsen.
• Hittevaste stalen met grote treksterkte bij hoge temperaturen. Wolfraamstaal (W,Fe; plus Ni,Cu en Cr) beschermt bij hoge temperaturen tegen oxidatie. Bij temperaturen tot circa 2000°C blijft het hardheid behouden, waardoor het gebruikt wordt als pantserstaal en omhulsel van granaten en kogels. Legeringen van wolfraam met zirkonium, niobium en tantaal worden gebruikt in uitlaatpijpen van raketten en straalmotoren.
• Allerlei soorten ovens.
• Röntgentechnologie en randapparatuur.
• Slijpwerktuigen (W,Ni,Fe).
• Als katalysator in de olie-industrie; nikkelwolfraamsulfide verwijdert zwavel en stikstof uit aardoliefracties.
• Doordat wolfraam dezelfde uitzettingscoefficient heeft als glas kan het in glas worden gegoten.
• Wolfraamcarbide (WC en W2C) met kobalt als bindmiddel, is bekend als hardmetaal, een zeer hard materiaal dat gebruikt wordt in boor- en snijgereedschap, zoals frezen voor hout en metaalbewerking en tandartsboren.
• Wolfraam en legeringen zoals: WNiFe, WNiMoFe of WNiCu), worden toegepast (i.p.v. lood) bij de afscherming van radioactieve straling.
• Vanwege de hoge dichtheid wordt het toegepast als balansgewicht in vliegwielen van motoren en voor uitbalanceren van propellers en scheepsroeren

Toepassingen van wolfraam verbindingen

• Bekleden van materialen om ze slijtvast en hittebestendig te maken (WC)
• Elektrodemateriaal (Li2WO2)
• Elektrodemateriaal in brandstofcellen (WC)
• Halogeenlampen (WI6)
• Katalysator in de petrochemie (WS2) (WO3), (W18O49), (W20O58)
• Ontzwaveling in de petrochemie ammoniummetawolframaat
• Pigmenten (wolframaten)
• Smeer- en slijpmiddel voor boorinstallaties. Wolfraam disulfide (WS2) is een droge smeerolie, gebruikt bij temperaturen tot 500°C.
• Bepaalde wolfraam verbindingen met magnesium en calcium hebben fosforescerende eigenschappen. Röntgenfluorescentiestof (wolfraamzuur)

Laselektrode

Als bij deze vorm van lassen een wolfraamelektrode wordt gebruikt, spreken we van TIG-lassen (Tungsten-Inert-Gas); als het te lassen metaal zelf als elektrode dient, spreekt men van MIG-lassen (Metal-Inert-Gas).

Milieu en gezondheid

• Wolfraam is een veilig metaal. Bijzondere voorzorg- en veiligheidsmaatregelen zijn niet nodig. Er is geen schade bekend die veroorzaakt is door wolfraam.
• Blootstelling aan wolfraam is niet gevaarlijk. Industriële ervaring toont aan dat wolfraam geen ziektes veroorzaakt bij werklieden in staalfabrieken en blootstelling aan de oplossingsproducten van wolfraam(bij 5 mg/m3 lucht).
• Niet chronische maar tijdelijk is het irriteren van huid en ogen. Inademing veroorzaakt irritatie van longen en slijmvliezen. Oogirritatie veroorzaakt tranen en roodheid. Huidcontact veroorzaakt roodheid, jeuk en schilfering, als men geen beschermende kleding draagt.
• Meeste wolfraamverbindingen zijn toxisch.
• Het stof van wolfraam in metaalvorm is licht ontvlambaar en explosief.

Chemische en fysische eigenschappen