Ricerca di Messersì Tommaso
2BSc
Il tungsteno è l’ elemento chimico di numero atomico 74. Il
suo simbolo è W e appartiene al VI gruppo del sistema
periodico.
È un metallo di transizione duro, pesante, di colore da
bianco a grigio-acciaio, noto per le sue buone proprietà
reologiche. Si trova in numerosi minerali, tra cui la
wolframite e la scheelite.
In forma pura trova ampio impiego in applicazioni elettriche
ed i suoi composti sono ampiamente usati nell'industria.
L'esempio più notevole del suo utilizzo è la produzione dei
filamenti delle lampade ad incandescenza (e questo è
dovuto al fatto che è il metallo con il più alto punto di
fusione), ma le sue leghe sono usate anche nell'industria
aerospaziale.
Il tungsteno puro ha un colore che varia dal grigio acciaio al bianco, ed è molto
duro. Si può tagliare con un seghetto per metalli quando è molto puro, mentre
se è impuro è molto fragile e difficile da lavorare; il tungsteno viene ottenuto
tramite sinterizzazione in quanto dotato di una temperatura di fusione troppo
elevata per poter essere colato. Successivamente viene lavorato tramite
forgiatura , trazione o estrusione.
Dopo il carbonio, il punto di fusione del tungsteno è il più alto di tutti gli elementi
puri (3 422 °C): sue sono anche la più bassa pressione di vapore e la più alta
resistenza alla trazione a temperature oltre i 1 650 °C fra tutti i metalli. Ha una
ottima resistenza alla corrosione, la maggior parte degli acidi minerali lo intacca
solo debolmente. Sul tungsteno metallico si forma uno strato protettivo di ossido
all'aria, ma questa protezione viene meno alle alte temperature, a cui
l'ossidazione non viene fermata.
Viene facilmente ossidato, sia puro che sotto forma di carburo dall'azione
dell'acqua ossigenata
Quando viene aggiunto all'acciaio, il tungsteno ne aumenta notevolmente la
durezza.
Il Tungsteno ha una vasta gamma di usi:
Carburo di Tungsteno nei carburi cementati (uso più
diffuso)
Filamento delle lampadine ad incandescenza e valvole
termoioniche e per vari tipi di elettrodi
Materiale di costruzione delle superleghe usate per le pale
delle turbine
In alcuni casi sostituisce il piombo nelle munizioni delle
armi da fuoco
Giunture stagne vetro-metallo, in quanto il tungsteno ha un
coefficiente di dilatazione molto simile a quello del vetro e
del boro silicato
Negli impianti di fusione nucleare viene usato come
materiale di contatto col plasma
Gruppo uno. Comprende leghe di tungsteno fuse ad arco pure o legate con renio o
molibdeno.
Gruppo due. Tungsteno di purezza commerciale, con grani equiassici e temperatura
di ricristallizzazione dipendente dalla dimensione dei grani stessi.
Gruppo tre. Comprende le leghe di tungsteno drogato con alluminio, potassio e
silicio adatte alla produzione di filamenti perché a grani orientati (AKS) e leghe pure
indurite con dispersioni di ossido di torio, caratterizzate da un alto grado di emissione
termoionica.
Ultimamente, a causa della nota radioattività del torio, si preferisce sostituire tali
leghe con altre contenenti ossidi di terre rare (principalmente ittrio e cesio) e zirconio.
Esistono poi leghe definite Tungsten Heavy-Metal Alloys, adatte per applicazioni
massive quali contrappesi, zavorre, componenti per giroscopi e componenti per
schermature anti radiazioni.
I principali agenti leganti sono metalli di transizione ad alto peso molecolare quali
molibdeno, nichel, ferro, cobalto e più raramente rame. Essi portano ad un
indurimento per soluzione solida e il cobalto, in aggiunta al nichel, porta a un
indurimento per precipitazione di composti intermetallici (principalmente Co3W),
soprattutto dopo un trattamento di invecchiamento.
Il nome Tungsteno prende origine da "Tungstein"
(svedese, "pietra pesante") denominazione assegnata
nel 1758 da Cronstedt a un minerale da lui rinvenuto
per la prima volta; che fu meglio studiato dallo
Scheele nel 1781 e quasi contemporaneamente dal
Bergmann. Quest'ultimo osservò che da esso, per
azione degli acidi, si otteneva un prodotto il cui
aspetto faceva pensare a una "calce metallica". Due
scolari spagnoli del Bergmann, i fratelli Jouan Josef e
Fausto De Lhuyart, riscaldando questa "calce" con
carbone ottennero per al prima volta, nel 1783, il
nuovo metallo.
La lampada a incandescenza è una fonte luminosa artificiale, funzionante sul principio
dell'irraggiamento di fotoni generato dal surriscaldamento di un elemento metallico.
La lampada a incandescenza è una sorgente luminosa in cui la luce viene prodotta dal
riscaldamento (fino a circa 2700 K) di un filamento di tungsteno attraverso cui passa la corrente
elettrica.
Si sfrutta infatti l'effetto Joule per ottenere un forte riscaldamento del filamento, fino a portarlo a
temperature tali che lo spettro di corpo nero corrispondente contenga componenti visibili
sufficienti per illuminare; tale riscaldamento comporta, di conseguenza, un aumento della
resistenza elettrica e quindi una diminuzione della corrente che vi scorre. Si giunge così ad un
equilibrio dinamico in cui la resistenza elettrica opposta dal filamento di tungsteno al passaggio
della corrente elettrica assume un valore stazionario che bilancia la potenza dissipata per effetto
Joule.
Nelle lampadine moderne il bulbo di vetro non è vuoto ma contiene un gas inerte a bassa
pressione, di solito Argon, più raramente Kripton. Quest'ultimo consente una resa superiore del
10% circa a parità di potenza. Questi gas riducono i rischi di implosione e prolungano la vita del
filamento. Inoltre la presenza del gas Argon/Kripton riduce l'annerimento del bulbo dovuto al
deposito del tungsteno che sublima.
Al momento dell’accensione della lampada, poiché il filamento è freddo e la sua resistenza è
bassa, si determina un picco di assorbimento della durata di pochi decimi di secondo e del valore
di 10-12 volte la corrente a regime.
Una variante di lampada a incandescenza è la lampada alogena.
1) Bulbo di vetro
2) Gas inerte
3) Filamento di tungsteno
4) Filo di andata
5) Filo di ritorno
6) Supporto del filamento
7) Supporto della lampada
8) Contatto con la base
9) Base a vite
10) Isolante
11) Contatto sulla base
