Mit einer Zugfestigkeit von 1.510 Megapascal gilt Wolfram heute als das stärkste natürlich vorkommende Metall der Erde.
Die heutige Infografik stammt von Almonty Industries, einem Wolframhersteller, und zeigt die Geschichte von Wolfram.
Interessanterweise zeigt die Infografik, dass trotz der Stärke von Wolfram der Großteil der Zivilisation ohne jegliche praktische Verwendung des Metalls gelebt hat. Das liegt daran, dass Wolfram erst im 18. Jahrhundert offiziell entdeckt wurde – obwohl es, wie Sie sehen werden, den Metallurgen schon viele Jahrhunderte vorher ein Dorn im Auge war.
Vom Himmel
Wolfram kann, wie alle Elemente mit einer höheren Ordnungszahl als Eisen, nicht durch Kernfusion in Sternen wie unserer Sonne entstehen.
Stattdessen geht man davon aus, dass Wolfram durch die Explosionen massereicher Sterne gebildet wird. Jede Supernova-Explosion hat so viel Energie, dass diese neu entstandenen Elemente mit unglaublichen Geschwindigkeiten von 30.000 km/s oder 10 % der Lichtgeschwindigkeit herausgeschleudert werden – und so werden sie im ganzen Universum verteilt.
Supernova-Explosionen kommen nicht oft vor – daher sind in 1.000.000 Gramm Erdkruste nur 1,25 Gramm Wolfram enthalten.
Eine ungewöhnliche Geschichte
Im Periodensystem ist Wolfram unter dem Buchstaben „W“ aufgeführt. Das liegt daran, dass zwei Namen für dasselbe Metall gleichzeitig entstanden sind.
„Wolfram“
WOLFRAM: abgeleitet von den deutschen Wörtern WOLF (englisch: Wolf) und dem mittelhochdeutschen Wort RAM (englisch: Schmutz).
Im Mittelalter beklagten sich die Zinnbergleute in Deutschland über ein Mineral (Wolframit), das das Zinnerz begleitete und die Zinnausbeute bei der Verhüttung verringerte.
Der Wolframit mit seinem länglichen, haarähnlichen Aussehen wurde für einen „Wolf“ gehalten, der das Zinn auffraß. Wolframit hatte die Metallurgen jahrhundertelang geplagt, bis Wolfram entdeckt wurde und geeignete Methoden für den Umgang mit dem Schwermetall entwickelt wurden.
„Tungsten“
TUNGSTEN: abgeleitet von den schwedischen Wörtern TUNG (englisch: schwer) und STEN (englisch: Stein) wegen seiner Dichte
Scheelit, das andere wichtige Wolframerz, wurde 1750 in einer Eisenmine in Schweden entdeckt.
Es erregte Interesse wegen seiner unglaublichen Dichte – weshalb es auch „schwerer Stein“ genannt wurde.
Die Entdeckung
Das Metall wurde von dem spanischen Adligen Juan José D’Elhuyar entdeckt, der schließlich Wolfram aus Wolframit und Scheelit synthetisierte – was zeigte, dass es sich bei beiden um Mineralien desselben neuen Elements handelte.
Geschichte der Wolframverwendung
Die Entdeckungen der Wolframverwendung lassen sich grob vier Bereichen zuordnen: Chemikalien, Stahl und Superlegierungen, Filamente und Karbide.
1847: Wolframsalze werden verwendet, um gefärbte Baumwolle herzustellen und um Kleidung für Theater und andere Zwecke feuerfest zu machen.
1855: Das Bessemer-Verfahren wird erfunden und ermöglicht die Massenproduktion von Stahl. Zur gleichen Zeit werden in Österreich die ersten Wolframstähle hergestellt.
1895: Thomas Edison untersucht die Fähigkeit von Materialien, unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen zu fluoreszieren, und stellt fest, dass Kalziumwolframat die wirksamste Substanz ist.
1900: Schnellarbeitsstahl, eine spezielle Mischung aus Stahl und Wolfram, wird auf der Weltausstellung in Paris ausgestellt. Er behält seine Härte auch bei hohen Temperaturen und eignet sich perfekt für den Einsatz in Werkzeugen und bei der maschinellen Bearbeitung.
1903: Glühfäden in Lampen und Glühbirnen waren die erste Verwendung von Wolfram, bei der sein extrem hoher Schmelzpunkt und seine elektrische Leitfähigkeit genutzt wurden. Das einzige Problem? Bei frühen Versuchen erwies sich Wolfram als zu spröde für eine breite Verwendung.
1909: William Coolidge und seinem Team bei General Electric in den USA gelingt es, ein Verfahren zu entwickeln, das durch geeignete Wärmebehandlung und mechanische Bearbeitung duktile Wolframfäden erzeugt.
1911: Das Coolidge-Verfahren wird kommerzialisiert, und in kurzer Zeit verbreiten sich Wolframglühbirnen mit duktilen Wolframdrähten in der ganzen Welt.
1913: Ein Mangel an Industriediamanten in Deutschland während des Zweiten Weltkriegs veranlasst Forscher, nach einer Alternative zu Diamantstempeln zu suchen, die zum Ziehen von Draht verwendet werden.
1914: „Einige alliierte Militärexperten waren der Meinung, dass Deutschland in sechs Monaten keine Munition mehr haben würde. Die Alliierten entdeckten bald, dass Deutschland seine Munitionsproduktion steigerte und eine Zeitlang die der Alliierten übertraf. Diese Entwicklung war zum Teil auf die Verwendung von Wolfram-Schnellstahl und Wolfram-Schneidwerkzeugen zurückzuführen. Zum bitteren Erstaunen der Briten stellte sich später heraus, dass das verwendete Wolfram größtenteils aus ihren Minen in Cornwall stammte.“ – Aus dem 1947 erschienenen Buch „TUNGSTEN“
1923 von K.C. Li: Ein deutsches Unternehmen für elektrische Glühbirnen meldet ein Patent für Wolframkarbid, auch Hartmetall genannt, an. Es wird hergestellt, indem sehr harte Wolframmonocarbid (WC)-Körner durch Flüssigphasensintern in eine Bindemittelmatrix aus zähem Kobaltmetall „zementiert“ werden.
Das Ergebnis hat die Geschichte des Wolframs verändert: ein Material, das hohe Festigkeit, Zähigkeit und hohe Härte vereint. Tatsächlich ist Wolframkarbid so hart, dass das einzige natürliche Material, das es zerkratzen kann, ein Diamant ist. (Hartmetall ist heute die wichtigste Anwendung für Wolfram.)
1930er Jahre: Neue Anwendungen für Wolframverbindungen entstehen in der Ölindustrie für die Hydrobehandlung von Rohöl.
1940: Die Entwicklung von Superlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis beginnt, um den Bedarf an einem Material zu decken, das den unglaublichen Temperaturen von Düsentriebwerken standhalten kann.
1942: Während des Zweiten Weltkriegs verwenden die Deutschen als erste einen Wolframkarbidkern in panzerbrechenden Hochgeschwindigkeitsgeschossen. Britische Panzer „schmelzen“ förmlich, wenn sie von diesen Wolframkarbidgeschossen getroffen werden.
1945: In den USA werden jährlich 795 Millionen Glühlampen verkauft.
1950er Jahre: Zu dieser Zeit wird Wolfram in Superlegierungen hinzugefügt, um deren Leistung zu verbessern.
1960er Jahre: Neue Katalysatoren mit Wolframverbindungen zur Behandlung von Abgasen in der Ölindustrie werden entwickelt.
1964: Verbesserungen bei der Effizienz und der Produktion von Glühlampen senken die Kosten für die Bereitstellung einer bestimmten Lichtmenge um das Dreißigfache, verglichen mit den Kosten bei der Einführung von Edisons Beleuchtungssystem.
2000: Zu diesem Zeitpunkt werden jedes Jahr etwa 20 Milliarden Meter Lampendraht verlegt, eine Länge, die etwa dem 50-fachen der Entfernung Erde-Mond entspricht. Die Beleuchtung verbraucht 4 bis 5 % der gesamten Wolframproduktion.
Wolfram heute
Heute ist Wolframkarbid extrem weit verbreitet, und seine Anwendungen umfassen die Metallzerspanung, die Bearbeitung von Holz, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und Weichkeramik, die spanlose Umformung (heiß und kalt), den Bergbau, das Bauwesen, das Bohren von Gestein, Strukturteile, Verschleißteile und militärische Komponenten.
Wolframstahllegierungen werden auch bei der Herstellung von Raketentriebwerksdüsen verwendet, die gute hitzebeständige Eigenschaften aufweisen müssen. Wolframhaltige Superlegierungen werden in Turbinenschaufeln und verschleißfesten Teilen und Beschichtungen verwendet.
Gleichzeitig geht jedoch die Herrschaft der Glühbirne nach 132 Jahren zu Ende, da sie in den USA und Kanada allmählich aus dem Verkehr gezogen wird.
