Wolfram
Wolfram, übersetzt "schwerer Stein", ist ein vielseitiges, feuerfestes Übergangsmaterial mit silbergrauem Glanz, das aus den natürlich vorkommenden Erzen Wolframit und Scheelit aus der Erdkruste gewonnen wird. Es hat den höchsten Schmelzpunkt (~ 3422°C) und den niedrigsten Wärmeausdehnungskoeffizienten aller bekannten Metalle. Von allen Elementen des Periodensystems ist sein Schmelzpunkt der zweithöchste nach dem von Kohlenstoff (~ 3550°C). Außerdem besitzt es einen extrem hohen Siedepunkt von etwa 5700°C, der nahe an der Temperatur der äußeren Hülle der Sonne - der Photosphäre - liegt.
Wolfram hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch es auch bei extrem hohen Temperaturen formstabil ist. Es hat eine sehr hohe Dichte, die der einiger seltener und teurer Metalle wie Gold, Platin und Plutonium gleichkommt und mehr als doppelt so hoch ist wie die von Stahl. Diese Eigenschaften machen Wolfram zu einem der härtesten, stabilsten und hitzebeständigsten bekannten Metalle. Darüber hinaus macht seine außergewöhnlich hohe Schmelztemperatur es zu einem idealen Kandidaten für Hochtemperaturanwendungen. Aufgrund dieser hervorragenden Eigenschaften wird Wolfram in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.
Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften stellt die Bearbeitung von reinem Wolfram eine große Herausforderung für die Fertigung dar. Daher wird es in der Regel mit Kupfer, Nickel und Eisen legiert, um Wolfram-Schwer-Legierungen (WHA) zu bilden. Die erste Verarbeitung von WHA stammt aus der Mitte der 1930er Jahre, um Blei in Strahlenschutzschilden zu ersetzen. Die daraus resultierenden Mehrkomponenten-Legierungen weisen wesentlich bessere mechanische Eigenschaften und Bearbeitungsmöglichkeiten auf. Die verbesserte Bearbeitbarkeit erleichtert ihre industrielle Fertigung und ermöglicht die Herstellung komplizierter Formen für kritische technische Anwendungen.
QSIL verfügt über eine beispiellose Expertise in der Entwicklung fortschrittlicher Werkstoffe und bietet innovative Spitzenprodukte auf der Basis von Refraktärmetallen. QSIL fertigt Wolfram mit Hilfe fortschrittlicher Fertigungsverfahren, zu denen additive Fertigung, pulverbasierte Metallurgie, Sputtern sowie Warm- und Kaltwalzen gehören. Wir stellen sicher, dass unsere robusten Produkte auf Wolframbasis ein breites Spektrum kritischer Branchen abdecken, von der Luft- und Raumfahrt über medizinische Anwendungen und Halbleiter bis hin zu Sicherheit, Kernkraft und Offshore-Bohrungen.
Anwendungen von Wolfram
Aufgrund ihrer hervorragenden thermischen Eigenschaften, ihrer Hochtemperaturfestigkeit und ihrer ausgezeichneten Kriech- und Korrosionsbeständigkeit werden Wolframlegierungen routinemäßig in der Luft- und Raumfahrt unter extrem schwierigen Bedingungen eingesetzt. Diese Anwendungen umfassen sowohl hohe Temperaturen als auch niedrige Temperaturen, wie z. B. in Tiefseesonden.
Aufgrund ihrer hohen Dichte sind schwere Wolframlegierungen ideale Kandidaten für Gewichtsausgleichsanwendungen in Flugzeugen, z. B. für die Rotorblätter von Hubschraubern, Raketenleitsysteme, Steuerflächen von Höhen-, Seiten- und Querrudern. Wolframlegierungen bieten auch den wirksamsten Schutz gegen Strahlung.
Die Wolframlösungen von QSIL werden aufgrund ihrer außergewöhnlichen Strahlungsmanagementkapazitäten in der Medizin weithin eingesetzt. Wir liefern hochmoderne Komponenten wie Wellen, stationäre und rotierende Anoden, Stangenmaterialien, Schrauben usw. für Röntgenröhren, Antistreugitter und Lamellenkollimatoren, um die Strahlenform dynamisch zu verändern und eine genaue Fokussierung während der Strahlentherapie zu gewährleisten. Wolframlegierungen werden auch für Abschirmungen und Strahlkollimatoren im Atlas-Detektor des Large Hadron Collider verwendet. Dank unserer Erfahrung mit umfangreicher Präzisionsbearbeitung können wir ultradünne Wolframplatten mit außergewöhnlicher Ebenheit und Oberflächengüte herstellen. Diese Platten sind eine Schlüsselkomponente der Detektorplatten, die in Computertomographen verwendet werden.
Im Bereich der Nuklearmedizin können radioaktive Lecks eine erhebliche Gefahr für das menschliche Leben darstellen. Um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten, erfordern bildgebende Anwendungen eine optimale Strahlenabschirmung. Wir entwickeln fortschrittliche Wolframlegierungen für Strahlungsabschirmungstechnologien, die in der Nuklearmedizin und der molekularen Bildgebung eingesetzt werden. Die Absorptionseffizienz von Röntgen- und Gammastrahlung ist bei Wolframlegierungen aufgrund ihrer hohen Dichte um 50 % höher als bei herkömmlichem Blei.
Von Natur aus schwächen dichte Wolframlegierungen bestimmte Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung ab und ermöglichen so äußerst sichere therapeutische und diagnostische Behandlungen. Typische Anwendungen für die Strahlenabschirmung sind Komponenten für die Brachytherapie, Spritzenabdeckungen für die Injektion radioaktiver Isotope und Isotopenquellenbehälter für den Transport radioaktiver Materialien in Krankenhäuser zur Krebsbehandlung. Materialien auf Wolframbasis werden auch in Gammakamera-Kollimatoren und SEPTA-Platten als Anti-Streu-Gitter in PET-Scannern verwendet.
Die Fähigkeit von Wolfram zur Strahlenabschirmung wird bei Offshore-Bohranwendungen eingesetzt. Wolframlegierungen werden zur Ummantelung von Datenerfassungsinstrumenten und Isotopen verwendet, die zur Lokalisierung von Ölvorkommen eingesetzt werden. Die hohe Dichte von Wolframlegierungen erleichtert auch den Einsatz von Senkstangen, die an den Bohrlochmessgeräten befestigt werden. Dieses zusätzliche Gewicht ermöglicht einen kanalisierten Abstieg durch die dichten Bohrlochflüssigkeiten.
Die bessere Bearbeitbarkeit von Wolfram führt zu einer wesentlich geringeren Menge an Ausbrüchen und Spänen während der Bearbeitung, wodurch es sich ideal für die Herstellung anspruchsvoller technischer Komponenten durch Präzisionsbearbeitung eignet. Aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit und geringen Diffusionsfähigkeit über die benachbarten Schichten ist es ein integraler Bestandteil von Dünnschichttransistoren, die in TFT-LCD-Bildschirmen eingesetzt werden. Wir stellen auch hochreines Wolfram für Beschichtungsanwendungen durch Sputtern her.
Aufgrund seiner nasschemischen Inertheit wird Wolfram in "Kontaktlöchern" abgeschieden, die mit Source und Drain des Transistors verbunden sind. Wolfram dient auch als Füllstoff zwischen aufeinanderfolgenden Metallschichten, dem so genannten Wolframplug-Verfahren. Bei mechanischer Beanspruchung oder elektrischen Strömen bewegen sich die Wolframatome nicht, so dass zuverlässige Metallverbindungen in Halbleitern möglich sind.
QSIL beschäftigt sich intensiv mit der additiven Fertigung (AM, auch bekannt als 3D-Druck) von reinem Wolfram und wolframhaltigen Legierungen. Insbesondere setzen wir AM für das Prototyping komplizierter technischer Komponenten mit kleinen Geometrien ein. Wir verwenden hochreine Legierungspulver, die eine hohe Schüttdichte, eine hohe Fließfähigkeit und eine optimale Partikelgrößenverteilung aufweisen.
Unsere hochmodernen Fertigungsmöglichkeiten garantieren eine hervorragende Maßgenauigkeit, Oberflächengüte und Produktleistung. Mithilfe fortschrittlicher AM-Verfahren wie 3D-Siebdruck, Binderstrahldruck, Pulverbettfusion und gerichteter Energieabscheidung stellen wir Qualitätsprodukte wie Kollimatoren mit komplexer Geometrie, Antistreugitter (für Gammakameras und CT-Scanner), Ballistik und Gefechtsköpfe, poröse Komponenten (zur Verbesserung der Knochenintegration), verbesserte Leichtbauimplantate und Hochtemperatur-Wärmebehandlungsmetallprodukte her. Diese Produkte decken ein breites Spektrum von Märkten ab, wie z. B. Luft- und Raumfahrt und Sicherheit, biomedizinische Anwendungen, Strahlungsbildgebung und chemische Verarbeitung.