Tungsten: användning, egenskaper och kemiska egenskaper

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Moder natur har berikat mänskligheten med användbara kemiska element. Vissa av dem är gömda i dess tarmar och finns i relativt små mängder, men deras betydelse är mycket betydande. En av dessa är volfram. Dess användning beror på dess speciella egenskaper.

Ursprungsberättelse

XVIII-talet - århundradet för upptäckten av det periodiska systemet - blev grundläggande i denna metalls historia.

Tidigare accepterades förekomsten av ett visst ämne, som är en del av mineralbergarna, vilket förhindrade smältning av de nödvändiga metallerna från dem. Till exempel var det svårt att få tag i tenn om malmen innehöll ett sådant element. Smälttemperaturskillnaden och kemiska reaktioner resulterade i bildandet av slaggskum, vilket minskade mängden tennutbyte.

På VIII-talet upptäcktes metallen successivt av den svenska vetenskapsmannen Scheele och spanjorernas bröder Eluard. Detta hände som ett resultat av kemiska experiment på oxidation av mineralbergarter - scheelite och wolframit.

Registrerad i grundämnenas periodiska system i enlighet med atomnummer 74. En sällsynt eldfast metall med en atommed en massa på 183,84 är volfram. Dess användning beror på ovanliga egenskaper som upptäcktes redan under 1900-talet.

Var ska man leta?

När det gäller antalet i jordens tarmar är den "glesbefolkad" och tar 28:e plats. Det är en komponent av cirka 22 olika mineraler, men endast 4 av dem är nödvändiga för dess utvinning: scheelite (innehåller cirka 80 % trioxid), wolframit, ferberit och hubnerit (de innehåller 75-77 % vardera). Sammansättningen av malmer innehåller oftast föroreningar, i vissa fall utförs en parallell "extraktion" av sådana metaller som molybden, tenn, tantal etc. De största fyndigheterna finns i Kina, Kazakstan, Kanada, USA, det finns även i Ryssland, Portugal, Uzbekistan.

Hur får de det?

På grund av de speciella egenskaperna, samt det låga innehållet i stenarna, är tekniken för att få ren volfram ganska komplicerad.

1. Magnetisk separation, elektrostatisk separation eller flotation för att anrika malm till 50-60 % volframoxidkoncentration.
2. Isolering av 99 % oxid genom kemiska reaktioner med alkaliska eller sura reagens och stegvis rening av den resulterande fällningen.
3. Metallreduktion med kol eller väte, utmatning av motsvarande metallpulver.
4. Tillverkning av göt eller pulversintrade briketter.

En av de viktiga stegen i tillverkningen av metallurgiska produkter är pulvermetallurgi. Den är baserad på blandning av pulveriserade eldfasta metaller, deras pressning och efterföljande sintring. På detta sätt erhålls ett stort antal tekniskt viktiga legeringar, inklusive volframkarbid, vars tillämpning främst finns i industriell produktion av skärverktyg med ökad kraft och hållbarhet.

Fysiska och kemiska egenskaper

Tungsten är en eldfast och tungmetall av silverfärg med ett kroppscentrerat kristallgitter.

• Smältpunkt - 3422 ˚С.
• Kokpunkt - 5555 ˚С.
• Densitet - 19,25 g/cm3.

Det är en bra ledare av elektrisk ström. Magnetiserar inte. Vissa mineraler (som scheelite) är självlysande.

Beständig mot syror, aggressiva ämnen vid höga temperaturer, korrosion och åldrande. Volfram bidrar också till att deaktivera påverkan av negativa föroreningar i stål, förbättringen av dess värmebeständighet, korrosionsbeständighet och tillförlitlighet. Användningen av sådana järn-kol-legeringar motiveras av deras tillverkningsbarhet och slitstyrka.

Mekaniska och tekniska egenskaper

Tungsten är en hård, hållbar metall. Dess hårdhet är 488 HB, draghållfastheten är 1130-1375 MPa. När den är kall är den inte plast. Vid en temperatur på 1600 ˚С ökar plasticiteten till ett tillstånd av absolut känslighet för tryckbehandling: smide, valsning, dragning. Det är känt att 1 kg av denna metall gör det möjligt att producera en tråd med en total längd på upp till 3 km.

Bearbetning är svårt på grund av överdriven hårdhet ochbräcklighet. För borrning, svarvning, fräsning används hårdmetallvolfram-koboltmaterial, tillverkade av pulvermetallurgi. Mer sällan, vid låga hastigheter och speciella förhållanden, används verktyg gjorda av höghastighetslegerat volframstål. Standardskärningsprinciper är inte tillämpliga, eftersom utrustningen slits extremt snabbt och den bearbetade volframen spricker. Följande tekniker används:

1. Kemisk behandling och impregnering av ytskiktet, inklusive användning av silver för detta ändamål.
2. Uppvärmning av ytan med hjälp av ugnar, en gaslåga, en elektrisk ström på 0,2 A. Den tillåtna temperaturen vid vilken det sker en liten ökning av plasticiteten och följaktligen skärningen förbättras, är 300-450 ˚С.
3. volframskärning med smältbara material.

Slipning och slipning bör utföras med diamant- och elborverktyg, mer sällan korund.

Svetsning av denna eldfasta metall utförs huvudsakligen under inverkan av en elektrisk ljusbåge, volfram- eller kolelektroder i en inert gas eller vätskeskärmning. Kontaktsvetsning är också möjlig.

Det här speciella kemiska elementet har egenskaper som gör att det sticker ut från mängden. Så, till exempel, kännetecknad av hög värmebeständighet och slitstyrka, förbättrar den kvaliteten och skäregenskaperna hos legerade volframh altiga stål, och dess höga smältpunkt gör det möjligt att tillverka glödtrådar för glödlampor och elektroder för svetsning.

Application

Sällsynthet, ovanlighet och betydelse avgör den utbredda användningen i modern teknik av en metall som kallas Tungsten - volfram. Egenskaper och tillämpning motiverar den höga kostnaden och efterfrågan. Hög smältpunkt, hårdhet, styrka, värmebeständighet och motståndskraft mot kemiska angrepp och korrosion, slitstyrka och skäregenskaper är dess främsta trumfkort. Användningsfall:

1. Filaments.
2. Legering av stål för att erhålla höghastighets, slitstarka, värmebeständiga och värmebeständiga järn-kollegeringar, som används för tillverkning av borrar och andra verktyg, stansar, fjädrar och fjädrar, skenor.
3. Tillverkning av "pulveriserade" hårda legeringar, främst som mycket slitstarka skär-, borr- eller pressverktyg.
4. Elektroder för TIG- och motståndssvetsning.
5. Tillverkning av delar för röntgen- och radioteknik, olika tekniska lampor.
6. Special lysande färger.
7. Tråd och delar för den kemiska industrin.
8. Olika praktiska småsaker, till exempel jiggar för fiske.

Olika legeringar som innehåller volfram blir allt populärare. Omfattningen av sådana material är ibland överraskande - från tung ingenjörskonst till lätt industri, där tyger med speciella egenskaper (till exempel brandbeständiga) tillverkas.

Det finns inga universella material. Varje känt element och skapade legeringar kännetecknas av sin unikhet och nödvändighet för vissa områden av livet och industrin. Vissa av dem har dock speciella egenskaper som gör tidigare omöjliga processer möjliga. En sådan metall är volfram. Dess tillämpning är inte tillräckligt bred, som stål, men vart och ett av alternativen är extremt användbart och nödvändigt för mänskligheten.