Hochtemperaturöfen müssen Temperaturen unbeschadet aushalten, bei denen selbst Werkstoffe wie Titan schmelzen. Bei diesen Öfen – meist aus Graphit – kommt es nicht selten zu Verunreinigungen mit reaktivem Kohlenstoff, was zu einer Schädigung der hergestellten Produkte führen kann. Vollmetallische Öfen und Heizelemente aus geeignetem Material sind hingegen eine saubere Lösung. Wolfram ist einer der wenigen Werkstoffe, die in geeigneter Atmosphäre keine Verunreinigungen auslösen. Mit einem Schmelzpunkt bei 3.400 °C lassen sich damit im Hochtemperaturofen bis zu 2.800 °C erreichen, wobei das schwierig zu bearbeitende Material formstabil, korrosionsbeständig, kriechfest und langlebig ist.

Hochtemperaturöfen sind aus der Industrie nicht wegzudenken, um verschiedene Materialien zu schmelzen. Einige dieser Materialien, wie Titan, besitzen einen Schmelzpunkt von 1.668 °C. Das stellt eine große Herausforderung für vollmetallische Öfen und Heizelemente dar, die diese hohen Temperaturen regelmäßig und unbeschadet überstehen müssen.

Wahl der Heizelemente abhängig von ­Bedingungen im Ofen
Die Wahl der Werkstoffe, die als Heizelemente genutzt werden, wird daher entscheidend vom Temperaturbereich und der Atmosphäre beeinflusst, in der diese eingesetzt werden können. Wird Wolfram bspw. in oxidierender Atmosphäre eingesetzt, so kommt es zur Bildung von Wolframoxid und in der Folge zur Zersetzung des Heizelementes. Das Schweißen mit Wolfram ist nur in Schutzgasatmosphäre bzw. in reduzierender Atmosphäre möglich, da sich der Werkstoff ansonsten zersetzt.
In einer Wasserstoffatmosphäre werden gerade im Hochtemperaturbereich Heizelemente aus Wolfram im Bereich zwischen 1.600 und 2.000 °C eingesetzt, da dessen Schmelzpunkt bei 3.400 °C liegt. Durch seinen niedrigen Dampfdruck und der damit verbundenen Eigenschaft, auch bei hohen Temperaturen fast nicht zu verdampfen, können Öfen – auch im Hochvakuum – mit Wolfram zwischen 2.600 und 2.800 °C erreichen. Das Mate­rial ist formstabil, korrosionsbeständig, kriechfest und langlebig. Durch seine hohe Oberflächenbelastbarkeit ergibt sich je nach Prozess, Anwendung und Handling eine bis zu fünfmal höhere Standzeit als bei anderen Materialien. Allerdings lässt es sich nur schwer verarbeiten.

Hohe Korrosionsbeständigkeit und Formstabilität bei Wolfram und Molybdän
Eine Alternative kann Molybdän sein, ein weiteres für Hochtemperaturöfen geeignetes Material, welches vor allem in der Glasindustrie eingesetzt wird, da es beim Schmelzen nicht abfärbt. Seine Eigenschaften unterscheiden sich nur unwesentlich von denen des Werkstoffes Wolfram. Das hochfeste, zähe und harte Metall besitzt einen silbrig weißen Glanz. Molyb­dän ist ebenfalls formstabil, korrosionsbeständig sowie langlebig und kommt wie Wolfram in reduzierender Atmosphäre im Hochtemperaturbereich als Heizelement zum Einsatz. Allerdings ist Molybdän viel duktiler als Wolfram und daher mit weniger Aufwand zu fügen und zu formen. Zu beachten ist allerdings, dass Molyb­dän mit einem Schmelzpunkt bei 2.600 °C einen entscheidend niedrigeren Schmelzpunkt als Wolfram besitzt. Dementsprechend wird Molybdän eher für Arbeiten genutzt, bei denen sein Schmelzpunkt ausreicht, um damit den Vorteil der erleichterten Bearbeitung zu sichern. Bereits ab einer Temperatur von 2.000 °C werden Heizelemente aus Molybdän aufgrund ihres Kriechverhaltens instabil, weswegen sich in diesen Fällen der Einsatz von Wolfram empfiehlt.
Gleichzeitig sollte der Werkstoff fast keine Verunreinigungen verursachen, die die Produktqualität gefährden können. Dabei gilt zu beachten, dass sich Gase, Ofenbaustoffe und Heiz­elemente gegenseitig beeinflussen. So können verdampfende Elemente aus den Ofenbaustoffen die Korrosion und Zersetzung der Heizelemente beschleunigen. Durch den Einsatz von Wolfram hingegen entstehen weder Sauerstoff noch Feuchtigkeit oder Kohlenstoff, sodass eine hohe Produktqualität ohne Verunreinigungen gewährleistet wird. Das Material kommt bevorzugt im Vollmetall-Ofenbau bei Heizwerkstoffen, Heizseilen und Glühschiffchen zum Einsatz. Verbrauchte Heizelemente werden darüber hinaus durch das Traunsteiner Untertnehmen zurückgenommen und der Materialrestwert wird vergütet. Die Elemente werden geschreddert, danach über ein chemisches Extraktionsverfahren zu Ammoniumparawolframat (APW) verarbeitet und anschließend über ein Reduktionsverfahren zu Wolframpulver aufbereitet, sodass das Wolfram bei der Herstellung anderer Produkte, z. B. bei Abschirmvorrichtungen für die Medizintechnik, wiederverwertet werden kann.

Zusatz seltener Erden verbessert ­Eigenschaften der Heizelemente
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften der Wolfram- sowie Molybdänheiz­elemente durch non-sag-Dotierungen und den Zusatz seltener Erden an individuelle Bedürfnisse anzupassen. Mit Seltenerdmetallen kann bspw. die Temperaturstabilität weiter erhöht werden, indem eine Rekristallisation der Mikrostruktur erst bei höheren Temperaturen auftritt. Dadurch wird eine Versprödung des Werkstoffes aufgeschoben. Des Weiteren führt der Einsatz von Seltenen Erden zu einer Minimierung von Korngrenzengleiten, was die Kriechbeständigkeit des Produkts deutlich erhöht.