Le tungstène est-il magnétique ?: Un guide utile
Le tungstène est un métal intéressant utilisé dans de nombreuses industries telles que l'électronique et l'aérospatiale. Mais le tungstène est-il magnétique ?
Dans ce guide, nous répondrons à cette question et expliquerons pourquoi le tungstène se comporte comme il le fait. À la fin, vous aurez une meilleure compréhension de ses propriétés magnétiques.
Propriétés chimiques et physiques du tungstène
Le tungstène est un métal rare, blanc argenté, sur lequel vous pouvez compter pour sa solidité et sa résistance à la chaleur. Il fait partie du groupe VIB du tableau périodique et possède des propriétés chimiques et physiques uniques.
Propriétés physiques
Le tungstène, de symbole W et de numéro atomique 74, a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux, à 3422°C, et un point d'ébullition de 5927°C. C'est pourquoi il convient parfaitement aux environnements très chauds.
Avec un densité de 19,3g/cm³Le tungstène est aussi lourd que l'or et beaucoup plus lourd que l'acier. Le tungstène est extrêmement dur, surtout sous forme de carbure, ce qui le rend aussi dur que le diamant et idéal pour les outils qui doivent résister à l'usure.
Bien que sa conductivité électrique soit relativement faible par rapport à d'autres métaux, la capacité du tungstène à résister à des températures élevées lui permet d'être utilisé dans certaines applications électriques.
Avec une conductivité thermique de 170 W/m-K, il assure un transfert de chaleur adéquat, mais n'atteint pas la conductivité de métaux tels que le cuivre.
Le tungstène possède une grande résistance à la traction qui lui permet de ne pas se déformer sous l'effet de la contrainte, ce qui le rend idéal pour les applications lourdes.
Propriétés chimiques
En ce qui concerne les propriétés chimiques, le tungstène peut exister dans plusieurs états d'oxydation, notamment +2, +3, +4, +5 et +6 ; +6 est l'état le plus stable et le plus courant.
Il est très résistant à l'oxydation à température ambiante, mais à des températures élevées, il forme du trioxyde de tungstène (WO₃).
Bien que le tungstène soit résistant à la plupart des acides, il se dissout dans l'eau régale - un mélange d'acides chlorhydrique et nitrique - pour former des composés solubles de tungstène.
En réagissant à des bases fortes comme l'hydroxyde de sodium (NaOH), le tungstène forme des sels de tungstate. Le tungstène forme également une variété de composés complexes tels que l'hexacarbonyle de tungstène (W(CO)₆) et les ions tungstate (WO₄²-).
Bien que moins courant, le tungstène peut former des hydrures comme l'hexahydrure de tungstène (WH₆). En outre, le tungstène est utilisé comme catalyseur dans plusieurs processus chimiques, notamment le raffinage du pétrole et la synthèse organique, en raison de ses propriétés catalytiques.
Propriétés magnétiques et classification
Les matériaux magnétiques se répartissent en trois grands types : ferromagnétiques, paramagnétiques et diamagnétiques. Les matériaux ferromagnétiques, comme le fer, sont fortement attirés par les aimants et restent magnétisés même après le retrait de l'aimant.
Les matériaux paramagnétiques sont faiblement attirés par les aimants et ne restent pas magnétisés une fois l'aimant retiré. Les matériaux diamagnétiques sont repoussés par les aimants.
Le tungstène est paramagnétique. Il possède des électrons non appariés et est donc faiblement attiré par les champs magnétiques. Toutefois, cette attraction est temporaire et le tungstène ne reste pas magnétisé une fois que le champ a disparu.
Le tungstène est-il magnétique ?
Tungstène pur n'est pas magnétique. Il n'attire pas les aimants et ne se magnétise pas comme le fer ou le nickel.
Bien que le tungstène soit connu pour son point de fusion élevé, son extrême dureté et sa densité, ces propriétés ne contribuent pas au magnétisme.
Configuration des électrons et comportement magnétique du tungstène
Le tungstène a la configuration électronique [Xe] 4f^14 5d^4 6s^2. Bien qu'il possède des électrons non appariés dans son orbitale 5d, ce qui pourrait lui conférer des propriétés magnétiques, le tungstène se comporte principalement comme un matériau diamagnétique.
Le tungstène n'a pas la structure nécessaire pour être fortement magnétique comme les matériaux ferromagnétiques. Toute faible attraction est annulée par son comportement répulsif.
Susceptibilité magnétique du tungstène
Comme indiqué ci-dessus, le tungstène est classé parmi les matériaux paramagnétiques. Cela signifie qu'il est faiblement attiré par les champs magnétiques, mais qu'il ne conserve pas son magnétisme lorsque le champ magnétique est supprimé.
La susceptibilité magnétique du tungstène est assez faible, ce qui signifie que son attraction magnétique est très faible par rapport à des matériaux comme le fer. Dans la pratique, le tungstène est considéré comme non magnétique.
Pourquoi le tungstène présente-t-il des propriétés paramagnétiques ?
Les propriétés paramagnétiques du tungstène sont dues à sa configuration électronique. Les électrons non appariés de son orbitale 5d peuvent s'aligner sur un champ magnétique externe, mais cet alignement est faible et temporaire.
Lorsque le champ magnétique disparaît, les atomes de tungstène reviennent à leur état normal et le magnétisme disparaît. Les propriétés magnétiques du tungstène sont donc très faibles et de courte durée.
Facteurs affectant le magnétisme du tungstène
Les propriétés magnétiques du tungstène peuvent être influencées par différents facteurs, notamment les suivants :
Température
La température a un effet important sur la façon dont le tungstène réagit aux champs magnétiques. Selon la loi de Curie, lorsque la température augmente, le tungstène devient moins magnétique.
Par conséquent, si vous augmentez la température, ses propriétés magnétiques s'affaiblissent. En revanche, si vous le refroidissez, les propriétés magnétiques du tungstène se renforcent, car la température plus basse permet au matériau de mieux s'aligner sur les champs magnétiques.
Champ magnétique appliqué
Lorsque vous exposez du tungstène à un champ magnétique puissant, les électrons qu'il contient s'alignent temporairement, ce qui le rend faiblement magnétique. Mais cet effet ne dure pas.
Lorsque vous supprimez le champ magnétique, le tungstène perd son faible magnétisme et revient à la normale. Ainsi, l'intensité du champ magnétique que vous appliquez influe sur le degré de magnétisation du tungstène.
Contenu du classeur
Dans les alliages de tungstène, des éléments liants maintiennent les différents métaux ensemble. Ces liants peuvent modifier le comportement du tungstène dans un champ magnétique.
Par exemple, le cobalt, un liant courant, peut rendre le tungstène légèrement plus magnétique. En revanche, le nickel peut affaiblir ou éliminer toute propriété magnétique, rendant le tungstène non magnétique.
Composition
La composition du tungstène, en particulier le nombre d'électrons non appariés et leur disposition, influe sur son comportement magnétique. Plus le tungstène possède d'électrons non appariés et la façon dont ils sont alignés, plus sa réponse magnétique sera forte.
C'est donc la composition exacte du tungstène qui détermine la façon dont il réagit aux aimants.
Le carbure de tungstène est-il magnétique ?
Non, le carbure de tungstène n'est pas magnétique. Le carbure de tungstène est composé d'atomes de tungstène et de carbone. Le tungstène, en lui-même, a de faibles propriétés magnétiques.
Lorsqu'il se combine au carbone pour former le carbure de tungstène, les fortes liaisons entre les atomes l'empêchent de devenir magnétique. Cela signifie que le carbure de tungstène n'attire pas les aimants et ne se magnétise pas.
Toutefois, les métaux liants utilisés pour fabriquer le carbure de tungstène peuvent influer sur son magnétisme. Les métaux liants tels que le cobalt, le nickel et le fer sont magnétiques. Plus ces métaux sont utilisés, en particulier le cobalt, plus le carbure de tungstène est magnétique.
Grades de carbure de tungstène et propriétés magnétiques
Les propriétés magnétiques du carbure de tungstène peuvent varier en fonction de la qualité et de la teneur en liant. Voici comment les différents types de carbure de tungstène se comportent sur le plan magnétique :
Carbure de tungstène pur : Cette qualité est totalement amagnétique. Comme il ne contient aucun liant, il ne réagit pas aux champs magnétiques.
Grades avec une teneur en cobalt de 6-15% : Ces nuances sont faiblement magnétiques. La faible quantité de cobalt ajoutée au mélange le rend légèrement magnétique, bien que cela ne soit pas perceptible.
Teneur en cobalt plus élevée (15-30%) : Le carbure de tungstène à forte teneur en cobalt est plus nettement magnétique. Plus la teneur en cobalt augmente, plus la perméabilité magnétique du matériau augmente.
Liants à base de fer ou de nickel : Le carbure de tungstène fabriqué avec des liants de fer ou de nickel est moins magnétique que celui qui contient du cobalt. Bien que ces métaux soient magnétiques, ils ne contribuent pas aussi fortement que le cobalt au magnétisme global du matériau.
Une bague en tungstène est-elle magnétique ?
Une bague en tungstène peut être magnétique ou non, en fonction de sa composition. Le tungstène pur n'est pas magnétique, donc si votre bague est en tungstène pur, elle ne collera pas à un aimant.
Le tungstène n'a pas les propriétés magnétiques de métaux comme le fer, le nickel ou le cobalt. Toutefois, la plupart des bagues en tungstène sont fabriquées à partir d'alliages, ce qui signifie que d'autres métaux y sont mélangés.
Ces métaux peuvent rendre votre bague en tungstène magnétique :
Carbure de tungstène lié au cobalt : Si votre bague contient du cobalt, elle sera magnétique. Le cobalt est un métal ferromagnétique, ce qui signifie qu'il attire facilement les aimants.
Carbure de tungstène lié au nickel : Si votre bague contient du nickel, elle est moins magnétique mais peut encore réagir à un aimant puissant.
Objets courants en tungstène et magnétisme
Examinons quelques produits courants en tungstène et leurs propriétés magnétiques.
Bagues en tungstène
La plupart des bagues en tungstène ne sont pas fabriquées en tungstène pur. Elles sont souvent mélangées à d'autres métaux, ce qui peut les rendre légèrement magnétiques.
Carbure de tungstène
Le carbure de tungstène est un mélange de tungstène et de carbone, généralement maintenu par des métaux comme le cobalt ou le nickel. Le magnétisme dépend de l'élément liant.
Tiges de tungstène
Les tiges de tungstène pur sont non magnétiques. Si votre barre de tungstène ne contient pas d'autres métaux, elle ne collera pas à un aimant.
Poudre de tungstène
La poudre de tungstène pure n'est pas magnétique. Toutefois, la poudre recyclée ou contaminée peut contenir de petites quantités de matériaux magnétiques, ce qui la rend légèrement magnétique.
Soudage au tungstène
Les électrodes de soudage en tungstène, comme le tungstène thorié, peuvent être légèrement magnétiques. Cela est dû aux matériaux ajoutés lors de la production, comme le thorium, qui crée un effet magnétique.
Conclusion
Le magnétisme des produits en tungstène peut dépendre de la façon dont ils ont été fabriqués, des métaux qui y ont été ajoutés ou du fait qu'ils ont été recyclés et ont absorbé des contaminants magnétiques.
Si vous travaillez avec des produits en tungstène, DEK est une entreprise de fabrication qui peut vous aider à créer des articles en tungstène de haute qualité adaptés à vos besoins. Contacter DEK et obtenir un devis gratuit.
