Tungsten: bruk, egenskaper og kjemiske egenskaper

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Mor natur har beriket menneskeheten med nyttige kjemiske elementer. Noen av dem er skjult i innvollene og finnes i relativt små mengder, men deres betydning er veldig betydelig. En av disse er wolfram. Bruken skyldes dens spesielle egenskaper.

Opprinnelseshistorie

XVIII århundre - århundret for oppdagelsen av det periodiske system - ble grunnleggende i historien til dette metallet.

Tidligere ble eksistensen av et bestemt stoff, som er en del av mineralbergartene, akseptert, som hindret smelting av de nødvendige metallene fra dem. For eksempel var det vanskelig å få tak i tinn hvis malmen inneholdt et slikt element. Smeltetemperaturforskjellen og kjemiske reaksjoner resulterte i dannelsen av slaggskum, som reduserte mengden tinnutbytte.

På 800-tallet ble metallet suksessivt oppdaget av den svenske vitenskapsmannen Scheele og spanjolenes brødre Eluard. Dette skjedde som et resultat av kjemiske eksperimenter på oksidasjon av mineralske bergarter - scheelitt og wolframitt.

Registrert i det periodiske systemet av grunnstoffer i samsvar med atomnummer 74. Et sjeldent ildfast metall med et atommed en masse på 183,84 er wolfram. Bruken skyldes uvanlige egenskaper som ble oppdaget allerede i løpet av det 20. århundre.

Hvor skal jeg se?

Med tanke på antallet i jordens tarm er den «tynt befolket» og inntar 28. plass. Det er en komponent av ca. 22 forskjellige mineraler, men bare 4 av dem er essensielle for utvinningen: scheelitt (inneholder ca. 80 % trioksid), wolframitt, ferberitt og hubneritt (de inneholder 75-77 % hver). Sammensetningen av malm inneholder oftest urenheter, i noen tilfeller utføres en parallell "ekstraksjon" av slike metaller som molybden, tinn, tantal, etc.. De største forekomstene er i Kina, Kasakhstan, Canada, USA, det er også i Russland, Portugal, Usbekistan.

Hvordan får de det til?

På grunn av de spesielle egenskapene, samt det lave innholdet i bergartene, er teknologien for å få ren wolfram ganske komplisert.

1. Magnetisk separasjon, elektrostatisk separasjon eller flotasjon for å anrike malm til 50-60 % wolframoksidkonsentrasjon.
2. Isolering av 99 % oksid ved kjemiske reaksjoner med alkaliske eller sure reagenser og trinnvis rensing av det resulterende bunnfallet.
3. Metallreduksjon med karbon eller hydrogen, utgang av det tilsvarende metallpulveret.
4. Produksjon av ingots eller pulversintrede briketter.

Et av de viktige stadiene i produksjonen av metallurgiske produkter er pulvermetallurgi. Den er basert på blanding av pulveriserte ildfaste metaller, deres pressing og påfølgende sintring. På denne måten oppnås et stort antall teknologisk viktige legeringer, inkludert wolframkarbid, hvis anvendelse hovedsakelig finnes i industriell produksjon av skjæreverktøy med økt kraft og holdbarhet.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Tungsten er et ildfast og tungmetall av sølvfarge med et kroppssentrert krystallgitter.

• Smeltepunkt - 3422 ˚С.
• Kokepunkt - 5555 ˚С.
• Tetthet - 19,25 g/cm3.

Det er en god leder av elektrisk strøm. Magnetiserer ikke. Noen mineraler (som scheelite) er selvlysende.

Motstandsdyktig mot syrer, aggressive stoffer ved høye temperaturer, korrosjon og aldring. Wolfram bidrar også til deaktivering av påvirkningen av negative urenheter i stål, forbedring av dets varmebestandighet, korrosjonsbestandighet og pålitelighet. Bruken av slike jern-karbon-legeringer er berettiget av deres produksjonsevne og slitestyrke.

Mekaniske og teknologiske egenskaper

Tungsten er et hardt, slitesterkt metall. Hardheten er 488 HB, strekkstyrken er 1130-1375 MPa. Når den er kald, er den ikke plastikk. Ved en temperatur på 1600 ˚С øker plastisiteten til en tilstand av absolutt mottakelighet for trykkbehandling: smiing, rulling, trekking. Det er kjent at 1 kg av dette metallet gjør det mulig å produsere en tråd med en total lengde på opptil 3 km.

Maskinering er vanskelig på grunn av overdreven hardhet ogskjørhet. For boring, dreiing, fresing brukes karbidwolfram-koboltmaterialer, laget av pulvermetallurgi. Sjeldnere, ved lave hastigheter og spesielle forhold, brukes verktøy laget av høyhastighetslegert wolframstål. Standard skjæreprinsipper er ikke anvendelige, da utstyret slites ekstremt raskt, og det bearbeidede wolfram sprekker. Følgende teknologier brukes:

1. Kjemisk behandling og impregnering av overflatelaget, inkludert bruk av sølv til dette formålet.
2. Oppvarming av overflaten ved hjelp av ovner, en gassflamme, en elektrisk strøm på 0,2 A. Den tillatte temperaturen der det er en svak økning i plastisiteten og følgelig skjæringen forbedres, er 300-450 ˚С.
3. Tungstenskjæring med smeltbare materialer.

Sliping og sliping bør utføres med diamant- og alborverktøy, sjeldnere korund.

Sveising av dette ildfaste metallet utføres hovedsakelig under påvirkning av en elektrisk lysbue, wolfram eller karbonelektroder i en inert gass eller væskeskjerming. Kontaktsveising er også mulig.

Dette bestemte kjemiske elementet har egenskaper som gjør at det skiller seg ut fra mengden. Så, for eksempel preget av høy varmebestandighet og slitestyrke, forbedrer den kvaliteten og skjæreegenskapene til legert wolframholdig stål, og det høye smeltepunktet gjør det mulig å produsere glødetråder for lyspærer og elektroder for sveising.

Application

Sjeldenhet, uvanlighet og viktighet bestemmer den utbredte bruken i moderne teknologi av et metall k alt Tungsten - wolfram. Egenskaper og anvendelse rettferdiggjør de høye kostnadene og etterspørselen. Høyt smeltepunkt, hardhet, styrke, varmebestandighet og motstand mot kjemisk angrep og korrosjon, slitestyrke og skjæreegenskaper er dens viktigste trumfkort. Brukstilfeller:

1. Filaments.
2. Legering av stål for å oppnå høyhastighets, slitebestandige, varmebestandige og varmebestandige jern-karbon legeringer, som brukes til produksjon av bor og andre verktøy, stanser, fjærer og fjærer, skinner.
3. Produksjon av "pulveriserte" harde legeringer, hovedsakelig brukt som svært slitesterk skjære-, bore- eller presseverktøy.
4. Elektroder for TIG- og motstandssveising.
5. Produksjon av deler til røntgen- og radioteknikk, diverse tekniske lamper.
6. Spesiallysende maling.
7. Wire og deler for kjemisk industri.
8. Ulike praktiske småting, for eksempel pilker til fiske.

Ulike legeringer som inneholder wolfram blir stadig mer populære. Omfanget av slike materialer er noen ganger overraskende - fra tungteknikk til lett industri, hvor stoffer med spesielle egenskaper (for eksempel brannbestandig) lages.

Det finnes ingen universelle materialer. Hvert kjent element og laget legeringer utmerker seg ved sin unike og nødvendighet for visse områder av livet og industrien. Noen av dem har imidlertid spesielle egenskaper som gjør tidligere ugjennomførbare prosesser mulig. Et slikt metall er wolfram. Bruken er ikke bred nok, som stål, men hvert av alternativene er ekstremt nyttige og nødvendige for menneskeheten.