Volfram: primjena, svojstva i kemijske karakteristike

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Majka priroda obogatila je čovječanstvo korisnim kemijskim elementima. Neki od njih su skriveni u njegovoj utrobi i sadržani su u relativno malim količinama, ali je njihov značaj vrlo značajan. Jedan od njih je volfram. Njegova upotreba je zbog njegovih posebnih svojstava.

Priča o porijeklu

XVIII stoljeće - stoljeće otkrića periodnog sustava - postalo je temeljno u povijesti ovog metala.

Ranije se prihvaćalo postojanje određene tvari, koja je dio mineralnih stijena, što je onemogućavalo topljenje potrebnih metala iz njih. Na primjer, dobivanje kositra bilo je teško ako je ruda sadržavala takav element. Razlika u temperaturi taljenja i kemijske reakcije rezultirale su stvaranjem pjene od troske, što je smanjilo količinu iskorištenja kositra.

U VIII stoljeću, metal su sukcesivno otkrili švedski znanstvenik Scheele i španjolska braća Eluard. To se dogodilo kao rezultat kemijskih pokusa na oksidaciji mineralnih stijena - scheelita i volframita.

Registrovan u periodnom sustavu elemenata u skladu s atomskim brojem 74. Rijedak vatrostalni metal s atomskims masom 183,84 je volfram. Njegova upotreba je posljedica neobičnih svojstava otkrivenih već tijekom 20. stoljeća.

Gdje tražiti?

Po broju u utrobi zemlje, "slabo je naseljen" i zauzima 28. mjesto. Sastojak je od oko 22 različita minerala, no samo su 4 od njih bitna za njegovu ekstrakciju: šeelit (sadrži oko 80% trioksida), volframit, ferberit i hubnerit (sadrže po 75-77%). Sastav ruda najčešće sadrži nečistoće, u nekim slučajevima se provodi paralelno "vađenje" metala poput molibdena, kositra, tantala itd. Najveća ležišta su u Kini, Kazahstanu, Kanadi, SAD-u, ima ih i u Rusiji, Portugalu, Uzbekistanu.

Kako to dobivaju?

Zbog posebnih svojstava, kao i niskog sadržaja u stijenama, tehnologija za dobivanje čistog volframa je prilično komplicirana.

1. Magnetsko odvajanje, elektrostatičko odvajanje ili flotacija za obogaćivanje rude na 50-60% koncentracije volfram oksida.
2. Izolacija 99% oksida kemijskim reakcijama s alkalnim ili kiselim reagensima i fazno pročišćavanje rezultirajućeg taloga.
3. Redukcija metala ugljikom ili vodikom, izlaz odgovarajućeg metalnog praha.
4. Proizvodnja ingota ili praškasto sinteriranih briketa.

Jedna od važnih faza u proizvodnji metalurških proizvoda je metalurgija praha. Temelji se na miješanju praškastih vatrostalnih metala, njihovom prešanju i naknadnom sinteriranju. Na taj se način dobiva veliki broj tehnološki važnih legura, uključujući volfram karbid, čija se primjena nalazi uglavnom u industrijskoj proizvodnji reznih alata povećane snage i izdržljivosti.

Fizička i kemijska svojstva

Volfram je vatrostalni i teški metal srebrne boje s kristalnom rešetkom u središtu tijela.

• Točka topljenja - 3422 ˚S.
• Vrelište - 5555 ˚S.
• Gustoća - 19,25 g/cm3.

Dobar je vodič električne struje. Ne magnetizira. Neki minerali (kao što je scheelite) su luminiscentni.

Otporan na kiseline, agresivne tvari na visokim temperaturama, koroziju i starenje. Volfram također doprinosi deaktiviranju utjecaja negativnih nečistoća u čelicima, poboljšanju njegove toplinske otpornosti, otpornosti na koroziju i pouzdanosti. Upotreba takvih legura željeza i ugljika opravdana je njihovom produktivnošću i otpornošću na habanje.

Mehanička i tehnološka svojstva

Volfram je tvrd, izdržljiv metal. Njegova tvrdoća je 488 HB, vlačna čvrstoća je 1130-1375 MPa. Kad je hladna, nije plastična. Na temperaturi od 1600 ˚S, plastičnost se povećava do stanja apsolutne osjetljivosti na obradu tlakom: kovanje, valjanje, izvlačenje. Poznato je da 1 kg ovog metala omogućuje proizvodnju niti ukupne dužine do 3 km.

Obrada je teška zbog prevelike tvrdoće ikrhkost. Za bušenje, tokarenje, glodanje koriste se karbidni volfram-kob altni materijali proizvedeni metalurgijom praha. Rjeđe, pri malim brzinama i posebnim uvjetima, koriste se alati izrađeni od brzoreznog legiranog volframovog čelika. Standardni principi rezanja nisu primjenjivi, jer se oprema iznimno brzo troši, a obrađeni volfram puca. Primjenjuju se sljedeće tehnologije:

1. Kemijska obrada i impregnacija površinskog sloja, uključujući korištenje srebra u tu svrhu.
2. Zagrijavanje površine uz pomoć peći, plinskog plamena, električne struje od 0,2 A. Dopuštena temperatura pri kojoj dolazi do blagog povećanja plastičnosti i, sukladno tome, poboljšava se rezanje je 300-450 ˚S.
3. Rezanje volframa s topljivim materijalima.

Oštrenje i brušenje treba izvesti dijamantnim i elborskim alatima, rjeđe korundom.

Zavarivanje ovog vatrostalnog metala provodi se uglavnom pod djelovanjem električnog luka, volframove ili ugljične elektrode u oklopu inertnog plina ili tekućine. Moguće je i kontaktno zavarivanje.

Ovaj određeni kemijski element ima karakteristike koje ga izdvajaju iz gomile. Tako, na primjer, karakteriziran visokom otpornošću na toplinu i otpornošću na habanje, poboljšava kvalitetu i svojstva rezanja legiranih čelika koji sadrži volfram, a njegova visoka točka taljenja omogućuje proizvodnju niti za žarulje i elektrode za zavarivanje.

Prijava

Rijetkost, neobičnost i važnost određuju raširenu upotrebu u modernoj tehnologiji metala pod nazivom Volfram - volfram. Svojstva i primjena opravdavaju visoku cijenu i potražnju. Visoka točka taljenja, tvrdoća, čvrstoća, otpornost na toplinu i otpornost na kemijske napade i koroziju, otpornost na habanje i karakteristike rezanja su njegovi glavni aduti. Slučajevi upotrebe:

1. Filamenti.
2. Legiranje čelika radi dobivanja brzih, otpornih na habanje, otpornih na toplinu i toplinu legura željeza i ugljika, koje se koriste za proizvodnju svrdla i drugih alata, probijača, opruga i opruga, tračnice.
3. Proizvodnja tvrdih legura u prahu, koje se uglavnom koriste kao alati za rezanje, bušenje ili prešanje visoke otpornosti na habanje.
4. Elektrode za TIG i otporno zavarivanje.
5. Proizvodnja dijelova za X-zrake i radiotehniku, razne tehničke lampe.
6. Posebne svjetleće boje.
7. Žica i dijelovi za kemijsku industriju.
8. Razne praktične male stvari, na primjer, jigs za ribolov.

Različite legure koje sadrže volfram postaju sve popularnije. Opseg takvih materijala ponekad je iznenađujući - od teškog inženjerstva do lake industrije, gdje se izrađuju tkanine s posebnim svojstvima (na primjer, otporne na vatru).

Ne postoje univerzalni materijali. Svaki poznati element i stvorene legure odlikuju se svojom posebnošću i nužnošću za određena područja života i industrije. Međutim, neki od njih imaju posebna svojstva koja omogućuju dotad neizvedive procese. Jedan takav metal je volfram. Njegova primjena nije dovoljno široka, poput čelika, ali je svaka od opcija iznimno korisna i potrebna čovječanstvu.