Come viene prodotto il filo di tungsteno?

La raffinazione del tungsteno dal minerale non può essere eseguita mediante la fusione tradizionale poiché il tungsteno ha il punto di fusione più alto di qualsiasi metallo. Il tungsteno viene estratto dal minerale attraverso una serie di reazioni chimiche. Il processo esatto varia in base al produttore e alla composizione del minerale, ma i minerali vengono frantumati, quindi arrostiti e/o sottoposti a una serie di reazioni chimiche, precipitazioni e lavaggi per ottenere il paratungstato di ammonio (APT). L'APT può essere venduto commercialmente o ulteriormente trasformato in ossido di tungsteno. L'ossido di tungsteno può essere tostato in un'atmosfera di idrogeno per creare polvere di tungsteno pura con acqua come sottoprodotto. La polvere di tungsteno è il punto di partenza per i prodotti della laminazione di tungsteno, compreso il filo.

Ora che abbiamo polvere di tungsteno pura, come facciamo a realizzare il filo?

1. Pressatura

La polvere di tungsteno viene setacciata e miscelata. È possibile aggiungere un legante. Una quantità fissa viene pesata e caricata in uno stampo d'acciaio che viene caricato in una pressa. La polvere viene compattata in una barra coesa ma fragile. Lo stampo viene smontato e la barra rimossa. Foto qui.

2. Presidenza

La fragile barra viene posta in una barca di metallo refrattario e caricata in un forno con atmosfera di idrogeno. L'alta temperatura inizia a consolidare insieme il materiale. Il materiale ha una densità pari a circa il 60% – 70% della densità totale, con crescita dei grani minima o nulla.

3. Sinterizzazione completa

La barra viene caricata in una speciale bottiglia di trattamento raffreddata ad acqua. La corrente elettrica verrà fatta passare attraverso la barra. Il calore generato da questa corrente farà sì che la barra si densifichi fino a circa l'85%-95% della densità totale e si restringa del 15% circa. Inoltre, i cristalli di tungsteno iniziano a formarsi all'interno della barra.

4. Pressatura

La barra di tungsteno ora è resistente, ma molto fragile a temperatura ambiente. Può essere reso più malleabile aumentando la sua temperatura tra 1200°C e 1500°C. A questa temperatura la barra può essere fatta passare attraverso una pressa. Una pressa è un dispositivo che riduce il diametro di un'asta facendola passare attraverso una matrice progettata per martellare l'asta a circa 10.000 colpi al minuto. Tipicamente uno pressatore riduce il diametro di circa il 12% per passaggio. La pressatura allunga i cristalli, creando una struttura fibrosa. Sebbene ciò sia desiderabile nel prodotto finito per duttilità e resistenza, a questo punto l'asta deve essere distensione mediante riscaldamento. La pressatura continua finché l'asta non è compresa tra 0,25 e 0,10 pollici.

5. Disegno

Il filo pressato di circa 0,10 pollici può ora essere trafilato attraverso le matrici per ridurre il diametro. Un filo viene lubrificato e trafilato attraverso matrici di carburo di tungsteno o diamante. Le riduzioni esatte del diametro dipendono dall'esatta chimica e dall'uso finale del filo. Man mano che il filo viene trafilato, le fibre si allungano nuovamente e la resistenza alla trazione aumenta. In alcune fasi potrebbe essere necessario ricotturare il filo per consentire un'ulteriore lavorazione. Un filo può essere trafilato con un diametro fino a 0,0005 pollici.