Wat zijn vuurvaste metalen?
Vuurvaste metalen zijn metalen elementen op het periodiek systeem met verschillende onderscheidende kenmerken. Ze hebben smeltpunten boven 3.632 ° Fahrenheit (2.000 ° Celsius) en zijn vast bij kamertemperatuur. Ze zijn ook buitengewoon bestand tegen slijtage-elementen zoals kruipvervorming, een vormverandering die gewone metalen ondergaan wanneer ze worden blootgesteld aan stress. Er zijn vijf gevestigde vuurvaste metalen, waaronder niobium, molybdeen, tantaal, wolfraam en renium. Andere metalen elementen en verbindingen zijn soms in deze groep opgenomen, waaronder chroom, wolfraamlegeringen en een legering van molybdeen die titanium en zirkonium bevat, bekend als TZM.
De hittebestendigheid van vuurvast metaal van wolfraam is een goed voorbeeld van een van deze eigenschappen. Het is zo geweldig dat het, zelfs wanneer het wordt verwarmd tot een temperatuur van 1.832 ° Fahrenheit (1.000 ° Celsius), nog steeds twee keer de sterkte vertoont die het element ijzer bij kamertemperatuur heeft. Dit maakt het bruikbaar voor toepassingen zoals raketneuskegels, als duurzame filamenten in gloeilampen en als een additief voor staal dat wordt gebruikt bij lassen en andere toepassingen bij hoge temperaturen. Roestvrij staal bevat ook wolfraam om zijn eigenschap van vuurvaste metalen corrosieweerstand te vergroten, voor gebruik in industriële leidingen waar sterke, bijtende chemicaliën worden verwerkt.
Omdat vuurvaste metalen aan een sterk verminderde snelheid slijten, worden ze ook veel gebruikt bij de productie van componenten die op lange termijn slijtvastheid moeten vertonen, zoals bussen en sproeiers. Veel van deze componenten worden gebruikt in hoogwaardige machines, zoals in de ruimtevaartindustrie of de productie van halfgeleiderelektronica. Wolfraamlegeringen, zoals TZM evenals niobium en chroom, worden meestal voor deze toepassingen gebruikt. Chroom is ook opgenomen in de oxidatiebestendigheidscategorie voor vuurvaste metalen, omdat het een zeer duurzame coating voor lagers is.
Andere eigenschappen van vuurvaste metalen richten hun gebruik op verschillende specifieke industrieën. Molybdeen heeft een zeer voorspelbare expansiecoëfficiënt, waardoor het een belangrijk metaal is in thermokoppels en koellichamen in computers, terwijl de unieke chemische reactiviteit van renium het toepasbaar maakt in processen zoals hydrokraken, het afbreken van aardolie in eenvoudiger moleculen. Niobium wordt gebruikt bij het ontwerp van kerncentrales en is een ideaal metaal voor supergeleiders, omdat het een zeer laag niveau van neutronenabsorptie heeft. Tantalum wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en in chirurgische apparatuur vanwege zijn inerte aard bij contact met lichaamsvloeistoffen en weefsels. Wolfraam en zijn verbindingen worden op grote schaal gebruikt als een versterkend metaal in alles, van de mijnbouw tot de olieboorindustrie, met zo'n vraag dat veel van het metaal wordt teruggewonnen uit schroot.