Med en draghållfasthet på 1 510 megapascal vet vi nu att volfram är den starkaste naturligt förekommande metallen på jorden.
Dagens infografik kommer från Almonty Industries, en volframproducent, och avslöjar volframets historia.
Intressant nog visar infografiken att trots volframens styrka har större delen av civilisationen levt utan någon praktisk användning av metallen. Det beror på att volfram inte upptäcktes officiellt förrän på 1700-talet – även om det, som du kommer att se, var en nagel i ögat på metallurgerna i många århundraden innan dess.
Från himlen
Som alla grundämnen med ett atomnummer högre än järn kan volfram inte skapas genom kärnfusion i stjärnor som vår sol.
Istället tros volfram bildas från explosioner av massiva stjärnor. Varje supernovaexplosion har så mycket energi att dessa nyskapade grundämnen kastas ut med otroliga hastigheter på 30 000 km/s, eller 10 % av ljusets hastighet – och det är så de sprids i hela universum.
Supernovaexplosioner sker inte ofta – som ett resultat av detta finns det i varje 1 000 000 gram av jordskorpan endast 1,25 gram volfram.
En ovanlig historia
I det periodiska systemet finns volfram under bokstaven ”W”. Det beror på att två namn för samma metall faktiskt uppstod samtidigt.
”Wolfram”
WOLFRAM: härrör från de tyska orden WOLF (engelska: wolf) och det medelhögtyska ordet RAM (engelska: dirt).
Under medeltiden klagade tenngruvarbetare i Tyskland över ett mineral (wolframit) som följde med tennmalmen och minskade tennutbytet vid smältning.
Med ett långsträckt, hårliknande utseende ansågs wolframit vara en ”varg” som åt upp tennet. Wolframit hade plågat metallurger i många århundraden, tills volfram upptäcktes och ordentliga metoder utvecklades för att hantera tungmetallen.
”Volfram”
TUNGSTEN: härstammar från de svenska orden TUNG (engelska: heavy) och STEN (engelska: stone) på grund av dess täthet
Scheelit, den andra viktiga volframmalmen, upptäcktes i en järngruva i Sverige 1750.
Den väckte intresse på grund av sin otroliga täthet – vilket är anledningen till att den kallades för ”tung sten”.
Fyndet
Metallen upptäcktes av den spanske adelsmannen Juan José D´Elhuyar, som så småningom syntetiserade volfram från både wolframit och scheelit – vilket visade att de båda var mineraler från samma nya grundämne.
Historik över användningen av volfram
Upptäckter av användningen av volfram kan kopplas löst till fyra områden: kemikalier, stål och superlegeringar, filament och karbider.
1847: Volframsalter används för att göra färgad bomull och för att göra kläder som används för teaterändamål och andra ändamål brandsäkra.
1855: Bessemerprocessen uppfinns, vilket möjliggör massproduktion av stål. Samtidigt tillverkas de första volframstålen i Österrike.
1895: Thomas Edison undersökte materialens förmåga att fluorescera när de utsattes för röntgenstrålar och fann att kalciumvolframat var det mest effektiva ämnet.
1900: Höghastighetsstål, en speciell blandning av stål och volfram, ställs ut på världsutställningen i Paris. Det behåller sin hårdhet vid höga temperaturer och är perfekt för användning i verktyg och bearbetning.
1903: Filament i lampor och glödlampor var den första användningen av volfram som utnyttjade dess extremt höga smältpunkt och elektriska ledningsförmåga. Det enda problemet? Tidiga försök visade att volfram var för sprött för att användas i stor skala.
1909: William Coolidge och hans team på General Electric i USA lyckas upptäcka en process som skapar duktila volframtrådar genom lämplig värmebehandling och mekanisk bearbetning.
1911: Coolidgeprocessen kommersialiseras, och på kort tid sprids volframlampor över hela världen utrustade med duktila volframtrådar.
1913: Brist på industridiamanter i Tyskland under andra världskriget leder till att forskare letar efter ett alternativ till diamantformar, som används för att dra tråd.
1914: ”En del allierade militärexperter trodde att Tyskland inom sex månader skulle ha slut på ammunition. De allierade upptäckte snart att Tyskland ökade sin tillverkning av ammunition och under en tid hade överträffat de allierades produktion. Förändringen berodde delvis på att Tyskland använde höghastighetsstål av volfram och skärverktyg av volfram. Till britternas bittra förvåning upptäckte man senare att den wolfram som användes på detta sätt till stor del kom från deras gruvor i Cornwall.” – Ur K.C. Lis bok ”TUNGSTEN”
1923 från 1947: Ett tyskt företag som tillverkar elektriska glödlampor lämnar in ett patent på volframkarbid eller hårdmetall. Det tillverkas genom att mycket hårda korn av volframmonokarbid (WC) ”cementeras” i en bindemedelsmatris av hård koboltmetall genom sintring i flytande fas.
Resultatet förändrade volframens historia: ett material som kombinerar hög hållfasthet, seghet och hög hårdhet. Volframkarbid är faktiskt så hårt att det enda naturliga material som kan repa det är en diamant. (Karbid är det viktigaste användningsområdet för volfram idag.)
1930-talet: Nya tillämpningar uppstod för volframföreningar inom oljeindustrin för hydrobehandling av råoljor.
1940: Utvecklingen av järn-, nickel- och koboltbaserade superlegeringar påbörjas för att fylla behovet av ett material som klarar de otroliga temperaturerna i jetmotorer.
1942: Under andra världskriget var tyskarna först med att använda volframkarbidkärnor i pansarbrytande projektiler med hög hastighet. Brittiska stridsvagnar ”smälte” praktiskt taget när de träffades av dessa projektiler av volframkarbid.
1945:
1950: Årlig försäljning av glödlampor är 795 miljoner per år i USA: Vid denna tid tillsätts volfram i superlegeringar för att förbättra deras prestanda.
1960-talet: Volfram är en av de största mängderna i USA: Nya katalysatorer som innehåller volframföreningar för att behandla avgaser inom oljeindustrin föddes.
1964: Förbättringar av effektiviteten och produktionen av glödlampor minskar kostnaden för att tillhandahålla en given mängd ljus med en faktor 30, jämfört med kostnaden vid införandet av Edisons belysningssystem.
2000: År 1900: Förbättringar av effektiviteten och produktionen av glödlampor minskar kostnaden för att tillhandahålla en given mängd ljus med en faktor 30, jämfört med kostnaden vid införandet av Edisons belysningssystem: Vid denna tidpunkt dras ungefär 20 miljarder meter lamptråd varje år, en längd som motsvarar ungefär 50 gånger avståndet mellan jorden och månen. Belysningen förbrukar 4 % och 5 % av den totala volframproduktionen.
Volfram idag
Volframkarbid är idag extremt utbredd och dess användningsområden är bland annat metallskärning, bearbetning av trä, plast, kompositmaterial och mjuk keramik, spånfri formning (varm- och kallformning), gruvbrytning, byggnation, bergsborrning, konstruktionsdelar, slitdelar och militära komponenter.
Vungstenstållegeringar används också vid tillverkning av munstycken för raketmotorer, som måste ha goda värmebeständiga egenskaper. Superlegeringar som innehåller volfram används i turbinblad och slitstarka delar och beläggningar.
Men samtidigt har glödlampans herravälde nått sitt slut efter 132 år, då de börjar fasas ut i USA och Kanada.
