Tungsten & tungsten alloys
Materials with the finest properties
However high the hurdle, our refined tungsten materials are up to the challenge.
Tungsten & tungsten alloys
Tungsten – the heavy metal with head-turning properties
Tungsten is a metal of extremely high thermal resistance and density. It has:
- The highest melting point of all metals,
- The greatest mechanical strength,
- Exceptional rigidity and
- The lowest coefficient of thermal expansion.
Temperatures similar to those on the surface of the sun (approx. 5,900 °C) are required to boil tungsten. With a density of 19.28 g/cm³, tungsten is also among the heaviest metals which explains why it is for specific mass balancing among other things. Tungsten takes eighth place in the electrical conductivity ranking. This means it has about 31% of the electrical conductivity of copper.
Tungsten is also a special metal in terms of its chemistry. It is extraordinarily resistant to air exposure at room temperature. Only at high temperatures does it gradually burn, forming tungsten (VI) trioxide “(WO3)”. It is impervious to most acids and bases. Mineral acids, hydrofluoric acid and even nitrohydrochloric acid (aqua regia) only attack the metal slowly. It does however dissolve quickly in a mixture of nitric and hydrofluoric acid.
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Wolfram und seine Legierungen
Überlegene Eigenschaften treffen auf komplexe Anforderungen -
Wolfram Eigenschaften
Härte, Dichte und Schmelzpunkt im Vergleich -
Wolframlegierungen im Einsatz
Zuverlässige Werkstoffe unter harten Bedingungen -
Verarbeitung von Wolfram
Herausforderungen und unsere Best Practices -
Nachhaltige Wolfram-Produktion
Metall-Recycling und konfliktfreies Material -
Marktverfügbarkeit und Preisentwicklung von Wolfram
Zertifizierte Beschaffung für dauerhafte Sicherheit -
Fazit: Wolfram – die souveräne Entscheidung für anspruchsvolle Industrieanwendungen
1. Wolfram und seine Legierungen:
Überlegene Eigenschaften treffen auf komplexe Anforderungen
Was ist Wolfram?
Wolfram (Englisch: Tungsten) ist ein äußerst widerstandsfähiges Schwermetall, das sich durch seine außergewöhnliche Härte, hohe Dichte und den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle auszeichnet. Diese Eigenschaften machen es zu einem der gefragtesten und beständigsten Werkstoffe in der modernen Industrie. Das grauglänzende Metall gilt in Bereichen als unverzichtbar, in denen Bedingungen herrschen, die nach hitzebeständigem und verschleißfestem Material verlangen.
Wolfram wird hauptsächlich aus Wolframerzen gewonnen. Zu den wichtigsten gehören Scheelit (Calcium-Wolframat) und Wolframit (Eisen-Mangan-Wolframat). Die Erze enthalten Wolfram in geringer Konzentration, weshalb sie in aufwendigen Prozessen chemisch und mechanisch aufbereitet werden, um das reine Metall zu extrahieren.
Die Bedeutung von Wolfram und Wolframlegierungen für verschiedene Industrien
Wolfram und seine Legierungen kommen in spezialisierten Branchen zum Einsatz, die sehr hohe Anforderungen an Materialeigenschaften stellen. In der Schweißtechnik garantieren WIG-Elektroden stabile Schweißnähte bei hochreinen Verbindungen wie Titan oder Aluminium-Legierungen. Unsere Produkte WS2, INOSTAR® oder ALUSTAR® sind mit ihrer Hitze- und Verschleißbeständigkeit in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik unverzichtbar. Aufgrund ihrer Langlebigkeit und Belastbarkeit bieten sie sichere Lösungen für Hochtemperaturprozesse.
Auch in der Elektronik, dem Werkzeugbau und der Pharmaindustrie kommen spezialisierte Produkte wie TUNGSTIT® und TRIAMET® zum Einsatz. Anpassbare Leitfähigkeit und Dichte sind in streng regulierten Produktionsumgebungen wichtig, wie sie bei der Sterilisation und der Herstellung von pharmazeutischen Geräten gefordert werden.
2. Wolfram Eigenschaften:
Härte, Dichte und Schmelzpunkt im Vergleich
Überragende Stabilität durch Festigkeit und Dichte von Wolfram
Die einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Wolfram – wie die außergewöhnliche Wolfram Härte und Beständigkeit – bieten eine zuverlässige Grundlage für industrielle Prozesse, die sehr hohen Belastungen standhalten müssen.
Schmelzpunkt: 3.422 °C – der höchste aller Metalle
Siedepunkt: 5.900 °C – vergleichbar mit der Sonnenoberfläche
Dichte: 19,25 g/cm³– eine der höchsten unter Metallen
Wärmeausdehnungskoeffizient: 4,5 x 10⁻⁶ K⁻1 – geringster unter Metallen
Elektrische Leitfähigkeit: 18,5 MS/m – entspricht 31 Prozent von Kupfer; ideal für Hochleistungsschaltungen
Diese physikalischen Wolfram Eigenschaften beeinflussen maßgeblich seine mechanische Belastbarkeit:
Härte: 300–500 HV10 – besonders verschleißfest
Mechanische Festigkeit: Zugfestigkeit zwischen 1.500 und 2.200 MPa (Durchmesser 1,0–1,99 mm) – hohe Widerstandskraft gegen Verformung
Steifigkeit: Elastizitätsmodul von etwa 400 GPa– formbeständig auch unter sehr hohen Belastungen
Wolfram besitzt eine außergewöhnliche Festigkeit, wodurch es nur schwer verformt werden kann. Zudem bleibt es auch bei großen Temperaturschwankungen formstabil. Sein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient verleiht dem Schwermetall unter Hitzeeinwirkung eine außergewöhnliche Resistenz. Dank dieser Kombination aus Festigkeit und Temperaturbeständigkeit erweist sich Wolfram in anspruchsvollen Einsatzbereichen als sehr zuverlässig.
Wolfram ist chemisch äußerst widerstandsfähig. Bei Raumtemperatur bleibt es in Kontakt mit Luft stabil und korrodiert kaum. Erst bei höheren Temperaturen (ca. 600 °C) beginnt Wolfram zu Wolfram(VI)-oxid (WO₃, auch als „Wolframocker“ bekannt) zu reagieren. Diese Reaktion verändert seine Oberflächeneigenschaften und führt zu Materialverlust.
Die meisten Säuren und Laugen greifen Wolfram Metall kaum an. Selbst aggressive Mineralsäuren wie Flusssäure und Königswasser setzen ihm nur langsam zu. In einem Gemisch aus Salpeter- und Flusssäure löst es sich jedoch schneller auf. Damit ist es für den Einsatz in chemischen Umgebungen hervorragend geeignet, in denen herkömmliche Metalle versagen.
„Wolfram lässt sich nicht einfach mit dem Schmelzen von Erzen gewinnen. Dafür sind komplexe Prozesse mit Reduktion, Zumischung, Sintern, Verdichten und Glühen notwendig. Nur das komplexe Wissen unserer Mitarbeitenden schafft es, die richtigen Eigenschaften aus den Werkstoffen hervorzuholen und so dem gewünschten Produkteinsatz unserer Kunden gerecht zu werden. Ohne diese Liebe für das Detail-Wissen wäre unsere Arbeit nicht möglich.“
Sebastian Freiherr von Cetto | Miteigentümer Wolfram Industrie
Tungsten – physical properties
| Symbol | W |
|---|---|
| CAS-Nummer | 7440-33-7 |
| Ordnungszahl | 74 |
| Atomgewicht | 183,85 |
| Gittertyp | kubisch-raumzentriert |
| Dichte (bei 20°C) | 19,25g/cm² |
| Schmelzpunkt | 3425 °C/3698 K |
| Spezifische Wärme (bei 20°C) | 138J/(kg•K) |
| Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient (bei 20°C) | 4,5 • 10⁻6 m/(m•K) |
| Elastizitätsmodul (bei 20°C) | 407 GPa |
| Schubmodul | 156 GPa |
| Zugfestigkeit | 750-4700* N/mm² |
| Therm. Leitfähigkeit (bei 20°C) | 170 W/(m • K) |
| Elektr. Leitfähigkeit (bei 20°C) | 0,181 [1/µΩ-cm)] |
| Spez. elektr. Widerstand | 0,055 Ωmm²/m |
| Härte | 300-520* HV10 |
* Abhängig vom Verformungsgrad
Tungsten – chemical properties
| Einwirkender Stoff | Bedingung | Verhalten |
|---|---|---|
| Wasser | kalt/warm | beständig |
| Salzsäure HCl | kalt | beständig |
| warm | leichter Angriff | |
| Schwefelsäure H2SO4 | kalt | beständig |
| warm | leichter Angriff | |
| Salpetersäure HNO3 | kalt | beständig |
| warm | leichter Angriff | |
| Flusssäure, rein HF | kalt/warm | beständig |
| Königswasser | kalt | beständig |
| warm | starker Angriff | |
| Ätznatron, geschmolzen | an Luft | starker Angriff |
| Luft und Sauerstoff | bis 400°C | beständig |
| über 400°C | Oxidation | |
| über 850°C | Sublimation | |
| Wasserstoff | bei allen Temperaturen | beständig |
| Stickstoff | bis 2100°C | beständig |
| über 2200°C | Nitrierung | |
| Kohlendioxid CO2 | über 1200°C | Oxidation |
| Schwefeldioxid SO2 | über 700°C | Oxidation |
Wolfram – physikalische und mechanische Eigenschaften
| Dichte (je nach Verformungsgrad) | 18,0–19, 25 g/cm³ | |
| Festigkeit | bei Durchmesser 1,0–1,99 mm | 1.500–2.200 MPa |
| bei Durchmesser 2,0–3,2 mm | 1.300–2.000 MPa | |
| Dehnung | <6 % | |
| Rekristallisationseigenschaften | Rekristallisationsbeginn | ca. 1.150 °C |
| vollständige Rekristallisation | ca. 1.350 °C in 1 Stunde | |
| Spezifischer elektrischer Widerstand | 300 K | 5,65 µΩcm |
| 500 K | 10,65 µΩcm | |
| 1000 K | 24,93 µΩcm | |
| 1500 K | 40,36 µΩcm | |
| 2000 K | 56,67 µΩcm | |
| 2500 K | 73,91 µΩcm | |
| 3000 K | 92,04 µΩcm | |
| 3500 K | 111,10 µΩcm | |
| Wärmeleitfähigkeit | bei 293 °K | 174 W/m·K |
| Temperaturkoeffizient | 273–373 K | 4,5 · 10-6 K-1 |
| Oberfläche | geschliffen, gezogen (schwarz/gereinigt), gehämmert, gedreht, gefräst und erodiert verfügbar | |
| Wärmebehandlung | geglüht oder ungeglüht erhältlich |
Tungsten – physical and mechanical properties
Density: 18.0-19.25 g/cm³ (depending on the degree of deformation)
Strength:
- for a diameter of 1.0-1.99 mm > 1,500-2,200 MPa
- for a diameter of 2.0-3.2 mm >1,300-2,000 MPa
Expansion: <6%
Recrystallisation properties:
- Start of recrystallisation: at around 1,150°C
- Full recrystallisation: at around 1,350°C within 1 hour
Specific electric resistance:
- 300 K 5.65 µΩcm
- 500 K 10.65 µΩcm
- 1000 K 24.93 µΩcm
- 1500 K 40.36 µΩcm
- 2000 K 56.67 µΩcm
- 2500 K 73.91 µΩcm
- 3000 K 92.04 µΩcm
- 3500 K 111.10 µΩcm
Thermal conductivity at 293°K / 174 W/m-K
Temperature coefficient: 273–373 K 4.5 · 10-6 K-1
Surface: ground, drawn (black/cleaned), hammered, turned, milled and eroded available
Heat treatment: May be annealed or unannealed
„Die Wahl des richtigen Werkstoffs ist oft der Schlüssel zum Erfolg eines Projekts.“
FAQ
1. Was sind die Hauptanwendungen von Wolfram?
Wolfram und Wolframlegierungen werden vor allem in der Schweißtechnik, Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und im Werkzeugbau eingesetzt. Typische Anwendungen sind Schweißelektroden, Halbleiterverbindungen, Schneidwerkzeuge, Triebwerksteile sowie Strahlenschutz in Röntgen- und CT-Geräten. Auch in Blitzlampen zur Wassersterilisation und Elektronenröhren finden sie Verwendung.
2. Wie verhält sich Wolfram im Vergleich zu anderen Metallen in Bezug auf Härte und Dichte?
Die Wolfram Härte von 300–500 HV10 und die Dichte von 19,25 g/cm³ machen es widerstandsfähiger als Stahl und Titan. Wolfram übertrifft diese Metalle in Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und mechanischer Belastbarkeit. Mit einem Schmelzpunkt von 3.422 °C ist es zudem erheblich temperaturbeständiger als Stahl (ca. 1.500 °C) und Titan (ca. 1.668 °C).
3. Welche Herausforderungen gibt es bei der Verarbeitung von Wolfram?
Wolfram ist spröde und schwer zu bearbeiten. Seine Härte und der hohe Schmelzpunkt von 3.422 °C lassen herkömmliche Werkzeuge schnell verschleißen. Beim Fräsen, Drehen oder Zerspanen neigt reines Wolfram bei Raumtemperatur zum Brechen. Um das Problem zu umgehen, werden Schneidwerkzeuge aus Wolframcarbid oder CBN verwendet. Wasserbasierte Kühlschmiermittel reduzieren die Reibung und verbessern die Werkzeugstandzeit.
4. Wie nachhaltig ist der Einsatz von Wolfram?
Wolfram erfordert beim Abbau viel Energie und hinterlässt Materialrückstände. Deshalb sind Recyclingprozesse und Angebote wie der Nachschleifservice für Elektroden ein wichtiger Beitrag, um diese Belastungen zu verringern. Wolfram kann ohne Qualitätsverlust wiederverwendet werden, was seine ökologische Bilanz verbessert. Um als Unternehmen ökologische und soziale Verantwortung zu übernehmen, sollte Wolfram aus konfliktfreien Quellen stammen und nach den strengen Umwelt- und Ethikstandards der EU-Verordnung 2017/821 beschafft werden.
5. Wie entwickelt sich der Markt für Wolfram und was beeinflusst die Preise?
Der Wolframmarkt wächst jährlich um mehr als 8 %, vor allem durch die steigende Nachfrage aus Hightech-Industrien wie Elektronik und Luftfahrt. Die Preise schwanken aufgrund von Rohstoffknappheit, geopolitische Entwicklungen und Chinas Dominanz als größtem Produzenten. Unternehmen können auf diese Schwankungen mit langfristigen Beschaffungsstrategien, ausreichenden Lagerkapazitäten und Recycling-Angeboten antworten, um eine sichere Versorgung und stabile Preise zu realisieren.
