La chaleur affecte le tungstène, mais d'une manière qui le rend particulièrement précieux pour les applications à haute température.
Le tungstène a un point de fusion extrêmement élevé, ce qui lui permet de conserver son intégrité structurelle et sa fonctionnalité à des températures où d'autres matériaux seraient défaillants.
Cette propriété est cruciale dans des applications telles que les dispositifs électroniques à vide (DEV), les fours de moulage par injection de métal (MIM) et les électrodes de soudage.
1. Point de fusion élevé et résistance à la chaleur
Le point de fusion du tungstène est d'environ 3422°C (6192°F), soit l'un des plus élevés de tous les métaux.
Cette résistance extrême à la chaleur rend le tungstène indispensable dans les dispositifs électroniques à vide tels que les tubes à ondes progressives (TWT), les magnétrons et les klystrons.
Ces appareils nécessitent des matériaux capables de supporter des densités de puissance et des fréquences élevées, ce que le tungstène peut faire sans fondre ni se dégrader.
Cette propriété rend également le tungstène essentiel dans diverses applications à haute température, des communications par satellite aux systèmes de contrôle du trafic aérien.
2. Faible pression de vapeur
À haute température, le tungstène présente une faible pression de vapeur, ce qui est utile dans les fours MIM qui fonctionnent dans une atmosphère d'hydrogène.
Cet environnement permet aux fours d'atteindre des températures très élevées sans que le tungstène ne libère d'oxygène, de carbone, d'humidité ou d'autres contaminants.
Cette caractéristique garantit que le tungstène reste stable et ne contribue pas à la formation d'impuretés dans le four, ce qui est essentiel pour préserver l'intégrité des matériaux traités.
3. Rétention de la forme
Le tungstène conserve sa forme à haute température, ce qui en fait un matériau idéal pour les électrodes de soudage.
Il est traité en pressant la poudre de tungstène en différentes formes, puis en la frittant à des températures comprises entre 2 000 et 2 500 °C. Ce processus augmente la densité et la résistance du tungstène.
Ce processus augmente la densité et la résistance du produit fini, garantissant qu'il reste structurellement sain même sous une chaleur intense.
4. Défis liés à la chaleur et à la fabrication
Si la résistance à la chaleur du tungstène est un avantage important, elle présente aussi des difficultés.
Le tungstène pur est difficile à usiner et devient cassant à basse température.
La température de transition entre la ductilité et la fragilité du tungstène est généralement supérieure à la température ambiante, ce qui le rend cassant et difficile à travailler dans les environnements de fabrication habituels.
Cependant, le fil de tungstène bénéficie de l'apport de chaleur pendant la fabrication, ce qui améliore sa formabilité.
5. Oxydation et fragilisation
Le tungstène s'oxyde dans l'air à des températures élevées, d'abord autour de 500°C et plus rapidement au-dessus de 1200°C. Cette oxydation peut entraîner une fragilisation du fil.
Cette oxydation peut entraîner la fragilisation et la rupture du matériau, ce qui nécessite l'utilisation d'atmosphères gazeuses protectrices ou d'atmosphères réductrices pendant le soudage et les applications à haute température.
En résumé, la chaleur affecte le tungstène principalement en améliorant son utilité dans les applications à haute température en raison de son point de fusion élevé et de sa faible pression de vapeur.
Cependant, elle pose également des problèmes tels que la fragilité à des températures plus basses et la susceptibilité à l'oxydation, qui nécessitent une manipulation soigneuse et des environnements contrôlés lors de la fabrication et de l'utilisation.
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