Svårsmälta metaller är en grupp metaller som uppvisar överlägsen värme- och slitstyrka. Vilka exakta metaller som tillhör gruppen skiljer sig åt. Den vanligaste definitionen av svårsmälta metaller inkluderar emellertid elementen niob, molybden, tantal, volfram och rhenium. En bredare definition inkluderar 12 grundämnen, som inkluderar titan, vanadin och krom, bara för att nämna några.
De vanligaste applikationerna är glassmältningselektroder, ugnsdelar och kylflänsar. Vidare används eldfasta metaller vanligtvis inom flyg- och försvarsindustrin.
Definitionen av svårsmälta metaller
Dessa element delar många egenskaper. En egenskap sticker dock ut: den extremt höga smältpunkten. Till exempel har alla element som hör till den närmare definitionen en smältpunkt högre än 2200 °C. En annan vanlig egenskap är mikrostrukturen. Förutom rhenium har alla element en kroppscentrerad kubisk struktur. Andra likheter är hög densitet och motståndskraft mot korrosion och slitage.
Tungsten (W)
Tungsten upptäcktes 1781 av den svenske kemisten Karl Wilhelm Scheele, Därför kommer namnet från de svenska orden ”tung” (tung) och ”sten” (sten).
Tungsten kännetecknas av den högsta smältpunkten av alla metaller (3410 °C). Vidare är det en av de mest täta metallerna i världen (19,3 g/cm3) och visar den högsta konduktiviteten i jämförelse med andra eldfasta material metaller. Dessutom blir tungsten ett av de hårdaste konstgjorda materialen, i kombination med kol.
Metallen är mest känd för sin användning vid tillverkning av glödtrådar för glödlampor. Dessutom används det ofta i industriell blixt som elektroder i båglampor. Vidare användning finner elementet i skärande, gruv- och oljeborrverktyg för metall.
Molybden (Mo)
Molybden användes först 1894 av ett franskt företag som en pansarplatta och är mest populära av alla svårsmälta metaller. Den primära användningen av molybden är som ett legeringselement i stål, eftersom det används i stor utsträckning vid tillverkning av rörledningar, verktyg och rostfritt stål. Speciellt legeringen TZM, som står för Titan (0,5 %), Zirkonium (0,08 %) och Molybden, är ganska populär, p.g.a. dess stora krypmotstånd och styrka vid höga temperaturer. Ytterligare applikationer är molybden är högvärmeapplikationer såsom ugnsdelar eller hissbromsar.
Molybden visar överlägsen elektrisk konduktivitet (2×107 S /m). Det är faktiskt den högsta av alla eldfasta metaller. värmeledningsförmågan (138 W/(m*K)) är också överlägsen. Andra egenskaper är god korrosions- och slitstyrka och hög draghållfasthet.
Niobium (Nb)
Niobium är också känd som Columbium (Cb) och upptäcktes först 1801 i Connecticut. Vanligtvis finns Niobium tillsammans med Tantal och båda elementen delar liknande egenskaper. Den största skillnaden är dock vikten, eftersom niob bara är hälften så tungt som tantal.
Niobium är minst tät av alla svårsmälta metaller och är den enda som kan bearbetas genom glödgning. Därför visar den stor bearbetbarhet vid låga temperaturer och kan uppnå ett brett spektrum av styrka och duktilitet.
Niob används huvudsakligen som ett legeringselement av stål . På grund av den låga densiteten passar elementet perfekt för tillverkning av högpresterande eldfasta arbetsstycken med låg vikt. Därför används det ofta inom flygindustrin, men även i gasturbiner och kärnreaktorer.
Tantal (Ta)
Som redan nämnts upptäcktes tantal samtidigt som niob och delar mycket av dess egenskaper. En enastående egenskap hos tantal är den utmärkta korrosionsbeständigheten, särskilt i salpetersyra, saltsyra och svavelsyra.
De huvudsakliga användningsområdena för tantal är inom medicinsk industri. Där användes den till kirurgisk utrustning. På grund av sin överlägsna korrosionsbeständighet används tantal som kemisk utrustning såsom ångkondensatorer, öppningar och reaktionskärl. Vidare används den vid tillverkning av elektrolytiska kondensatorer, eftersom den visar näst bästa kapacitans av alla ämnen.
Rhenium (Re)
Rhenium har ingen specifik malm, eftersom det upptäcktes av tyska forskare i platina- och columbiummalmer 1925. Det är alltså den senast upptäckta eldfasta metallen av alla. På grund av det faktum att elementet förekommer så sällan, är det det dyraste av alla eldfasta element.
Oftast används rhenium som en legering för andra svårsmälta metaller. På detta sätt kan duktiliteten och draghållfastheten förbättras avsevärt. Det används vanligtvis vid konstruktion av kärnreaktorer, gyroskop och elektroniska komponenter. Den vanligaste användningen av rhenium är dock som en katalysator för reaktioner såsom oxidation eller hydrering.
