Con una resistenza alla trazione di 1.510 megapascal, ora sappiamo che il tungsteno è il metallo naturale più forte della Terra.
L’infografica di oggi è di Almonty Industries, un produttore di tungsteno, e rivela la storia del tungsteno.
Interessante, l’infografica mostra che nonostante la forza del tungsteno, la maggior parte della civiltà ha vissuto senza alcun uso pratico del metallo. Questo perché il tungsteno non è stato ufficialmente scoperto fino al 18° secolo – anche se, come vedrai, è stato una spina nel fianco dei metallurgisti per molti secoli prima di allora.
Dal cielo
Come tutti gli elementi con un numero atomico superiore al ferro, il tungsteno non può essere creato dalla fusione nucleare in stelle come il nostro sole.
Invece, si pensa che il tungsteno si sia formato dalle esplosioni di stelle enormi. Ogni esplosione di supernova ha così tanta energia, che questi nuovi elementi creati vengono lanciati all’incredibile velocità di 30.000 km/s, o il 10% della velocità della luce – ed è così che vengono dispersi nell’universo.
Le esplosioni di supernova non avvengono spesso – di conseguenza, in ogni 1.000.000 di grammi di crosta terrestre, ci sono solo 1,25 grammi di tungsteno.
Una storia insolita
Nella tavola periodica, il tungsteno è elencato sotto la lettera “W”. Questo perché due nomi per lo stesso metallo sono sorti simultaneamente.
“Wolfram”
WOLFRAM: deriva dalle parole tedesche WOLF (inglese: lupo) e dal medio alto tedesco RAM (inglese: sporco).
Nel Medioevo, i minatori di stagno in Germania si lamentavano di un minerale (wolframite) che accompagnava il minerale di stagno e riduceva il rendimento dello stagno durante la fusione.
Con un aspetto allungato e peloso, la wolframite era considerata come un “lupo” che mangiava lo stagno. La wolframite ha tormentato i metallurgisti per molti secoli, fino alla scoperta del tungsteno e allo sviluppo di metodi adeguati per trattare il metallo pesante.
“Tungsteno”
TUNGSTEN: deriva dalle parole svedesi TUNG (inglese: pesante) e STEN (inglese: pietra) a causa della sua densità
La scelite, l’altro importante minerale di tungsteno, fu scoperta in una miniera di ferro in Svezia nel 1750.
Ha suscitato interesse per la sua incredibile densità – ecco perché fu chiamata “pietra pesante”.
La scoperta
Il metallo fu scoperto dal nobile spagnolo Juan José D’Elhuyar, che alla fine sintetizzò il tungsteno sia dalla wolframite che dalla scheelite – dimostrando che erano entrambi minerali dello stesso nuovo elemento.
Storia degli usi del tungsteno
Le scoperte nell’uso del tungsteno possono essere vagamente collegate a quattro campi: prodotti chimici, acciaio e superleghe, filamenti e carburi.
1847: I sali di tungsteno sono usati per fare cotone colorato e per rendere i vestiti usati per il teatro e altri scopi ignifughi.
1855: Viene inventato il processo Bessemer, che permette la produzione di massa di acciaio. Allo stesso tempo, i primi acciai al tungsteno vengono prodotti in Austria.
1895: Thomas Edison studia la capacità dei materiali di diventare fluorescenti quando esposti ai raggi X, e trova che il tungstato di calcio è la sostanza più efficace.
1900: L’acciaio rapido, una miscela speciale di acciaio e tungsteno, viene esposto all’esposizione mondiale di Parigi. Mantiene la sua durezza alle alte temperature, perfetto per l’uso in utensili e lavorazioni meccaniche.
1903: I filamenti delle lampade e delle lampadine furono il primo uso del tungsteno che sfruttava il suo altissimo punto di fusione e la sua conducibilità elettrica. L’unico problema? I primi tentativi trovarono il tungsteno troppo fragile per un uso diffuso.
1909: William Coolidge e il suo team alla General Electric negli Stati Uniti riescono a scoprire un processo che crea filamenti di tungsteno duttili attraverso un adeguato trattamento termico e lavorazione meccanica.
1911: Il processo Coolidge viene commercializzato, e in breve tempo si diffondono in tutto il mondo lampadine al tungsteno dotate di fili di tungsteno duttile.
1913: Una carenza di diamanti industriali in Germania durante la seconda guerra mondiale porta i ricercatori a cercare un’alternativa alle matrici di diamante, utilizzate per trafilare il filo.
1914: “Era convinzione di alcuni esperti militari alleati che in sei mesi la Germania avrebbe esaurito le munizioni. Gli alleati scoprirono presto che la Germania stava aumentando la sua produzione di munizioni e per un certo periodo aveva superato la produzione degli alleati. Il cambiamento era in parte dovuto al suo uso di acciaio al tungsteno ad alta velocità e di utensili da taglio al tungsteno. Con amaro stupore degli inglesi, il tungsteno così utilizzato, si scoprì più tardi, proveniva in gran parte dalle loro miniere della Cornovaglia”. – Dal libro di K.C. Li del 1947 “TUNGSTEN”
1923: Un’azienda tedesca di lampadine elettriche presenta un brevetto per il carburo di tungsteno, o hardmetal. È fatto “cementando” grani molto duri di monocarburo di tungsteno (WC) in una matrice legante di cobalto metallico duro per sinterizzazione in fase liquida.
Il risultato ha cambiato la storia del tungsteno: un materiale che combina alta resistenza, tenacità e alta durezza. Infatti, il carburo di tungsteno è così duro che l’unico materiale naturale che può scalfirlo è il diamante. (Il carburo è l’uso più importante del tungsteno oggi.)
1930: Sorsero nuove applicazioni per i composti di tungsteno nell’industria petrolifera per l’idrotrattamento degli oli grezzi.
1940: Inizia lo sviluppo di superleghe a base di ferro, nichel e cobalto, per soddisfare la necessità di un materiale che possa resistere alle incredibili temperature dei motori dei jet.
1942: Durante la seconda guerra mondiale, i tedeschi furono i primi ad usare il nucleo di carburo di tungsteno nei proiettili perforanti ad alta velocità. I carri armati britannici si sono praticamente “sciolti” quando sono stati colpiti da questi proiettili di carburo di tungsteno.
1945: Le vendite annuali di lampade a incandescenza sono 795 milioni all’anno negli Stati Uniti.
1950: In questo periodo, il tungsteno viene aggiunto nelle superleghe per migliorare le loro prestazioni.
1960: Nascono nuovi catalizzatori contenenti composti di tungsteno per trattare i gas di scarico nell’industria petrolifera.
1964: I miglioramenti nell’efficienza e nella produzione delle lampade a incandescenza riducono il costo di fornire una data quantità di luce di un fattore trenta, rispetto al costo all’introduzione del sistema di illuminazione di Edison.
2000: A questo punto, circa 20 miliardi di metri di filo per lampade vengono tirati ogni anno, una lunghezza che corrisponde a circa 50 volte la distanza terra-luna. L’illuminazione consuma il 4% e il 5% della produzione totale di tungsteno.
Tungsteno Oggi
Oggi il carburo di tungsteno è estremamente diffuso, e le sue applicazioni includono il taglio dei metalli, la lavorazione del legno, della plastica, dei compositi e delle ceramiche morbide, la formatura senza trucioli (a caldo e a freddo), l’estrazione mineraria, la costruzione, la perforazione delle rocce, le parti strutturali, le parti soggette ad usura e i componenti militari.
Le leghe di acciaio al tungsteno sono utilizzate anche nella produzione di ugelli per motori a razzo, che devono avere buone proprietà di resistenza al calore. Le superleghe contenenti tungsteno sono usate nelle pale delle turbine e in parti e rivestimenti resistenti all’usura.
Tuttavia, allo stesso tempo, il regno della lampadina a incandescenza è giunto alla fine dopo 132 anni, in quanto iniziano ad essere gradualmente eliminate negli Stati Uniti e in Canada.
