Resumo:
Não existe atualmente nenhum substituto universalmente aceite para o tungsténio em muitas aplicações devido às suas propriedades únicas, tais como o seu elevado ponto de fusão, baixa expansão térmica, baixa pressão de vapor, densidade e condutividade eléctrica e térmica.
Explicação:Ponto de fusão elevado
: O tungsténio tem o ponto de fusão mais elevado de todos os metais conhecidos, a 6192°F (3422°C). Esta propriedade torna-o indispensável para aplicações a temperaturas muito elevadas, tais como dispositivos de electrões de vácuo (VEDs) como tubos de ondas viajantes (TWTs), magnetrões e klystrons. Estes dispositivos requerem uma elevada densidade de potência a altas frequências, uma capacidade que outros materiais, incluindo a eletrónica à base de silício e de gálio, não conseguem atingir.Baixa Expansão Térmica e Baixa Pressão de Vapor
: As propriedades de baixa expansão térmica e baixa pressão de vapor do tungsténio são cruciais em aplicações como os fornos de moldagem por injeção de metal (MIM). Nestes fornos, os elementos de aquecimento de tungsténio permitem temperaturas muito elevadas sem libertar oxigénio, carbono, humidade ou outros contaminantes, o que é essencial para manter a qualidade dos materiais que estão a ser processados.Densidade e resistência à tração
: A densidade do tungsténio, igual à do ouro, e a sua elevada resistência à tração tornam-no adequado para aplicações que requerem materiais rígidos mas orientáveis, como em dispositivos médicos como pontas de bobinas, hastes de cateteres, fios-guia, eléctrodos e sondas. A sua radiopacidade também o torna valioso para aplicações em fluoroscopia e radiologia.Condutividade eléctrica e térmica
: A excelente condutividade eléctrica e térmica do tungsténio torna-o ideal para utilização em elementos de aquecimento, especialmente em ambientes de alta temperatura, onde a manutenção da condutividade e da resistência à deformação é fundamental.Resistência à oxidação e à deformação
: A resistência do tungsténio à oxidação e à fluência a altas temperaturas é outro fator que o distingue de outros materiais. Esta propriedade é particularmente importante para manter a integridade estrutural e o desempenho dos componentes em ambientes extremos.
Conclusão:
O metal mais próximo do tungsténio em termos de propriedades é o molibdénio. O molibdénio partilha várias características-chave com o tungsténio, tais como um elevado ponto de fusão e baixa pressão de vapor a altas temperaturas, o que o torna uma alternativa adequada em determinadas aplicações.
Ponto de fusão elevado:
Tanto o tungsténio como o molibdénio têm pontos de fusão elevados, o que é uma propriedade crítica para materiais utilizados em ambientes de alta temperatura. O tungsténio tem o ponto de fusão mais elevado de todos os metais, a 3422°C, enquanto o ponto de fusão do molibdénio é de 2623°C. Embora o ponto de fusão do molibdénio seja inferior ao do tungsténio, continua a ser significativamente superior ao da maioria dos outros metais, o que o torna adequado para aplicações a altas temperaturas, tais como revestimentos para células de painéis solares.Baixa pressão de vapor:
Tanto o tungsténio como o molibdénio apresentam uma baixa pressão de vapor a altas temperaturas, o que é essencial para manter a integridade do material em condições de calor extremo. Esta propriedade é particularmente importante em aplicações como fornos de moldagem por injeção de metal (MIM) e fontes de evaporação, onde os materiais têm de suportar temperaturas elevadas sem evaporação significativa. O molibdénio, tal como o tungsténio, pode ser utilizado em ambientes não oxidantes devido à sua baixa pressão de vapor, embora o tungsténio seja geralmente preferido pelo seu desempenho superior nestas condições.
Aplicações:
O molibdénio é normalmente utilizado como material de revestimento para células de painéis solares, tirando partido do seu elevado ponto de fusão e baixa pressão de vapor. Pode também ser utilizado em vez do tungsténio em algumas aplicações em que as propriedades superiores do tungsténio não são absolutamente necessárias. No entanto, para aplicações críticas que exijam o ponto de fusão mais elevado, a pressão de vapor mais baixa e a resistência à tração mais elevada, o tungsténio continua a ser o material de eleição.