Wolfraam heeft het hoogste smeltpunt van alle metalen, namelijk 3422°C (6192°F).
Factoren die het smeltpunt van wolfraam beïnvloeden
Zuiverheid van wolfraam: De zuiverheid van wolfraam heeft een aanzienlijke invloed op het smeltpunt. Zuiver wolfraam heeft een smeltpunt van 3422°C, maar andere elementen (zoals molybdeen, ijzer, chroom, etc.) in wolfraamlegeringen kunnen het smeltpunt veranderen, meestal door het iets te verlagen. Het type en de inhoud van legeringselementen hebben direct invloed op het smeltpunt.
Kristalstructuur: Wolfraam heeft doorgaans een 'body-centered cubic' (BCC) kristalstructuur, die zorgt voor een hoge thermische stabiliteit en bijdraagt aan het zeer hoge smeltpunt.
Drukomstandigheden: Onder extreem hoge druk kan het smeltpunt van metalen veranderen. In zulke omstandigheden kan het smeltpunt van wolfraam licht stijgen omdat hoge druk de kristalstructuur van het metaal comprimeert, waardoor de smelttemperatuur stijgt.
Hoewel wolfraam een extreem hoog smeltpunt heeft, hebben deze factoren toch enige invloed op het smeltpunt en het smeltgedrag.
Waarom wolfraam een hoog smeltpunt heeft
Sterke metaalbindingen: Wolfraamatomen worden bijeengehouden door sterke metaalbindingen en de atoomstraal van wolfraam is relatief groot, wat leidt tot sterke interacties tussen atomen. Dit vereist meer energie om deze metaalbindingen te verbreken, wat resulteert in het extreem hoge smeltpunt.
Kristalstructuur: De body-centered cubic (BCC) kristalstructuur van wolfraam biedt uitstekende thermische stabiliteit, waardoor wolfraam een stabiele roosteropstelling kan behouden bij hoge temperaturen. In vergelijking met andere kristalstructuren zoals face-centered cubic (FCC), hebben metalen met BCC-structuren over het algemeen hogere smeltpunten.
Hoge lading van de atoomkern: De atoomkern van wolfraam bevat 74 protonen, wat het een hogere kernlading geeft, wat de aantrekkingskracht tussen atomen vergroot. Dit helpt wolfraam om zijn roosterstructuur te behouden bij hoge temperaturen, waardoor het niet smelt.
Elektronenconfiguratie: De buitenste elektronenconfiguratie van wolfraam versterkt de stabiliteit van zijn metaalbindingen verder. Zelfs bij hoge temperaturen blijft de elektronenwolkstructuur van wolfraam stabiel, wat bijdraagt aan zijn hoge smeltpunt.
Toepassing van wolfraam
Wolfraam, met een hoog smeltpunt van 3422°C, wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, elektrotechniek, kernenergie, metaalverwerking en op militair gebied.
In de lucht- en ruimtevaart wordt wolfraam gebruikt voor de productie van componenten die bestand zijn tegen hoge temperaturen, zoals raketmondstukken en omhulsels van terugkeervoertuigen. In de elektrotechnische industrie wordt het gebruikt voor filamenten en elektronenbuiselektroden. In de kernenergie dient het als afschermingsmateriaal dat bestand is tegen hoge temperaturen en straling. In de metaalverwerking wordt wolfraam gebruikt voor de productie van snijgereedschappen en mallen die bestand zijn tegen hoge temperaturen. In het leger is wolfraam vanwege de hoge dichtheid en het hoge smeltpunt een belangrijk materiaal voor pantserdoorborende projectielen en raketcomponenten.
Het hoge smeltpunt van wolfraam maakt het waardevol voor toepassingen onder extreme temperaturen en in zware omstandigheden.
Vergelijking van het smeltpunt van wolfraam met andere metalen
| Metaal | Smeltpunt | Smeltpunt (°F) |
| Wolfraam (W) | 3422°C | 6192°F |
| Platina (Pt) | 1768°C | 3214°F |
| Goud (Au) | 1064°C | 1947°F |
| Molybdeen (Mo) | 2623°C | 4743°F |
| IJzer (Fe) | 1538°C | 2800°F |
| Koper (Cu) | 1085°C | 1985°F |
| Aluminium (Al) | 660°C | 1220°F |
Smeltpunt van wolfraamlegeringen
| Wolfraamlegering | Smeltpunt |
| Wolfraam-koper (W-Cu) | ~2500°C |
| Wolfraam-nikkel-ijzer (W-Ni-Fe) | 2800°C – 3100°C |
| Wolfraam-Molybdeen (W-Mo) | ~3000°C |
| Wolfraam-Tantaal (W-Ta) | ~3000°C |
| Wolfraam-Bismut (W-Bi) | ~2400°C |
Hoe wolfraamlegeringen te smelten
Het smelten van wolfraamlegeringen is een uitdagende taak vanwege hun extreem hoge smeltpunt. Speciale apparatuur en hogetemperatuurprocessen zijn doorgaans vereist. Hier zijn algemene methoden voor het smelten van wolfraamlegeringen:
Boog smelten
Principe: Arc melting gebruikt de hoge-temperatuur hitte geproduceerd door een elektrische boog om wolfraam legeringen te smelten. Deze methode kan worden uitgevoerd in de afwezigheid van lucht, waardoor het geschikt is voor het hoge-temperatuur smelten van wolfraam en zijn legeringen.
Apparatuur: Vlamboogovens (zoals vacuümvlamboogovens) worden gebruikt om de benodigde hoge temperaturen te leveren.
Voordelen: Kan extreem hoge temperaturen genereren, waardoor het ideaal is voor het smelten van wolfraam en zijn legeringen. Het kan ook worden uitgevoerd in een vacuüm of inerte gasatmosfeer om oxidatie te verminderen.
Lasersmelten
Principe: Hoogenergetische laserstralen concentreren de hitte op het oppervlak van de wolfraamlegering. Hierdoor wordt het laservermogen nauwkeurig geregeld om de legering boven het smeltpunt te verhitten.
Apparatuur: Lasersmeltapparatuur wordt veelal gebruikt voor kleinschalig smelten of precisieverwerking.
Voordelen: Hoge precisie, geschikt voor lokaal smelten.
Inductieverhitting Smelten
Principe: Elektromagnetische inductie wordt gebruikt om de wolfraamlegering te verhitten tot het smeltpunt. Inductieovens genereren wervelstromen in de legering door middel van hoogfrequente stromen, waardoor het metaal snel wordt verhit tot de smelttemperatuur.
Apparatuur: Hoogfrequente inductieovens.
Voordelen: Snelle verwarming, nauwkeurige controle van het verwarmingsproces en de mogelijkheid om dit in een inerte gasomgeving te doen om oxidatie te voorkomen.
Waterstofreductiemethode
Principe: Waterstofgas wordt gebruikt in combinatie met hoge temperaturen om wolfraamoxiden te reduceren tot metallisch wolfraam. Na reductie wordt de legering verder verhit om het te smelten.
Apparatuur: Waterstofreductie-ovens.
Voordelen: Geschikt voor het reduceren van wolfraamoxiden en het smelten van wolfraamlegeringen, ideaal voor het verwerken van wolfraamlegeringen.
Resistieve verwarmingsmethode
Principe: Directe elektrische stroom wordt door de wolfraamlegering geleid, waardoor deze opwarmt door elektrische weerstand. Vanwege de hoge weerstand van wolfraam vereist deze methode stromen met een hoog vermogen.
Uitrusting: Weerstandsovens.
Voordelen: Geschikt voor smelten op kleine schaal, relatief eenvoudige bediening.
Vacuüm smelten
Principe: Wolfraamlegeringen worden in een vacuümomgeving verhit tot hun smeltpunt om oxidatie en andere chemische reacties te voorkomen.
Apparatuur: Vacuümboogovens of vacuüminductieovens.
Voordelen: Ideaal voor het verwerken van wolfraamlegeringen met een hoge zuiverheidsgraad in een vacuümomgeving om oxidatie of verontreiniging te voorkomen.
Overwegingen tijdens het smelten:
Temperatuurcontrole: Gezien het extreem hoge smeltpunt van wolfraam is strikte temperatuurcontrole noodzakelijk om te garanderen dat de legering volledig smelt zonder oxidatie.
Bescherming tegen inerte gassen: Tijdens het smeltproces worden vaak inerte gassen zoals argon of helium gebruikt om te voorkomen dat wolfraamlegeringen bij hoge temperaturen reageren met de zuurstof in de lucht.
Duurzaamheid van de apparatuur: Apparatuur die bestand is tegen hoge temperaturen moet gemaakt zijn van hittebestendige materialen om de extreme temperaturen tijdens het smelten van wolfraamlegeringen te kunnen weerstaan.
Kortom, voor het smelten van wolfraamlegeringen zijn speciale apparatuur en omstandigheden nodig. Vaak wordt hiervoor gebruikgemaakt van hogetemperatuurboogsmelttechnologie, laser- of inductieverwarmingstechnologieën. Daarnaast moet er bescherming worden geboden tegen inert gas om oxidatie te voorkomen en een succesvol smelten te garanderen.
NL 
EN 
DE 
RU 
FA 
ID 
ES 
FR