Tungsten: aplicație, proprietăți și caracteristici chimice

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Mama natură a îmbogățit omenirea cu elemente chimice utile. Unele dintre ele sunt ascunse în măruntaiele sale și sunt conținute în cantități relativ mici, dar semnificația lor este foarte semnificativă. Unul dintre acestea este wolfram. Utilizarea sa se datorează proprietăților sale speciale.

Povestea originii

Secolul XVIII - secolul descoperirii tabelului periodic - a devenit fundamental în istoria acestui metal.

Anterior era acceptată existența unei anumite substanțe, care face parte din rocile minerale, care împiedica topirea metalelor necesare din acestea. De exemplu, obținerea staniului era dificilă dacă minereul conținea un astfel de element. Diferența de temperatură de topire și reacțiile chimice au dus la formarea de spumă de zgură, care a redus cantitatea de producție de staniu.

În secolul al VIII-lea, metalul a fost descoperit succesiv de omul de știință suedez Scheele și de frații spanioli Eluard. Acest lucru s-a întâmplat ca urmare a experimentelor chimice privind oxidarea rocilor minerale - scheelite și wolframite.

Înregistrat în sistemul periodic de elemente în conformitate cu numărul atomic 74. Un metal refractar rar cu un atomcu masa de 183,84 este wolfram. Utilizarea sa se datorează proprietăților neobișnuite descoperite deja în timpul secolului al XX-lea.

Unde să caut?

În ceea ce privește numărul din măruntaiele pământului, este „puțin populat” și ocupă locul 28. Este o componentă a aproximativ 22 de minerale diferite, dar doar 4 dintre ele sunt esențiale pentru extracția sa: scheelite (conține aproximativ 80% trioxid), wolframit, ferberit și hubnerit (au 75-77% fiecare). Compoziția minereurilor conține cel mai adesea impurități, în unele cazuri se efectuează o „extracție” paralelă a unor metale precum molibden, staniu, tantal etc. Cele mai mari zăcăminte sunt în China, Kazahstan, Canada, SUA, există și în Rusia, Portugalia, Uzbekistan.

Cum o primesc?

Datorită proprietăților deosebite, precum și conținutului scăzut în roci, tehnologia de obținere a wolframului pur este destul de complicată.

1. Separare magnetică, separare electrostatică sau flotație pentru a îmbogăți minereul la o concentrație de oxid de tungsten de 50-60%.
2. Izolarea oxidului 99% prin reacții chimice cu reactivi alcalini sau acizi și purificarea în fază a precipitatului rezultat.
3. Reducerea metalelor cu carbon sau hidrogen, producția de pulbere de metal corespunzătoare.
4. Producerea de lingouri sau brichete sinterizate cu pulbere.

Una dintre etapele importante în producția de produse metalurgice este metalurgia pulberilor. Se bazează pe amestecarea metalelor refractare sub formă de pulbere, presarea acestora și sinterizarea ulterioară. Se obțin astfel un număr mare de aliaje importante din punct de vedere tehnologic, inclusiv carbura de tungsten, a căror aplicare se găsește în principal în producția industrială de scule așchietoare de putere și durabilitate sporite.

Proprietăți fizice și chimice

Tungstenul este un metal refractar și greu de culoare argintie, cu o rețea cristalină centrată pe corp.

• Punctul de topire - 3422 ˚С.
• Punctul de fierbere - 5555 ˚С.
• Densitate - 19,25 g/cm3.

Este un bun conductor de curent electric. Nu magnetizează. Unele minerale (cum ar fi scheelite) sunt luminiscente.

Rezistent la acizi, substanțe agresive la temperaturi ridicate, coroziune și îmbătrânire. Tungstenul contribuie, de asemenea, la dezactivarea influenței impurităților negative din oțeluri, la îmbunătățirea rezistenței sale la căldură, a rezistenței la coroziune și a fiabilității. Utilizarea unor astfel de aliaje fier-carbon este justificată de fabricabilitatea lor și de rezistența la uzură.

Proprietăți mecanice și tehnologice

Tungstenul este un metal dur, durabil. Duritatea sa este de 488 HB, rezistența la tracțiune este de 1130-1375 MPa. Când este rece, nu este plastic. La o temperatură de 1600 ˚С, plasticitatea crește până la o stare de susceptibilitate absolută la tratarea sub presiune: forjare, laminare, trefilare. Se știe că 1 kg din acest metal face posibilă producerea unui fir cu o lungime totală de până la 3 km.

Prelucrarea este dificilă din cauza durității excesive șifragilitate. Pentru găurire, strunjire, frezare se folosesc materiale carburi de tungsten-cob alt, realizate prin metalurgia pulberilor. Mai rar, la viteze mici și în condiții speciale, se folosesc scule din oțel de tungsten aliat de mare viteză. Principiile standard de tăiere nu sunt aplicabile, deoarece echipamentul se uzează extrem de rapid, iar tungstenul prelucrat se crăpă. Se aplică următoarele tehnologii:

1. Tratament chimic și impregnare a stratului de suprafață, inclusiv utilizarea argintului în acest scop.
2. Încălzirea suprafeței cu ajutorul cuptoarelor, o flacără de gaz, un curent electric de 0,2 A. Temperatura admisă la care există o ușoară creștere a plasticității și, în consecință, se îmbunătățește tăierea, este de 300-450 ˚С.
3. Tăiere de wolfram cu materiale fuzibile.

Ascuțirea și șlefuirea ar trebui efectuate folosind unelte cu diamant și cot, mai rar corindon.

Sudarea acestui metal refractar se realizează în principal sub acțiunea unui arc electric, tungsten sau electrozi de carbon într-un gaz inert sau lichid de ecranare. Este posibilă și sudarea prin contact.

Acest element chimic special are caracteristici care îl fac să iasă în evidență din mulțime. Deci, de exemplu, caracterizat prin rezistență ridicată la căldură și rezistență la uzură, îmbunătățește calitatea și proprietățile de tăiere ale oțelurilor aliate care conțin tungsten, iar punctul său de topire ridicat face posibilă producerea de filamente pentru becuri și electrozi pentru sudare.

Aplicație

Raritatea, neobișnuirea și importanța determină utilizarea pe scară largă în tehnologia modernă a unui metal numit Tungsten - tungsten. Proprietățile și aplicația justifică costul ridicat și cererea. Punctul de topire ridicat, duritatea, rezistența, rezistența la căldură și rezistența la atacul chimic și la coroziune, rezistența la uzură și caracteristicile de tăiere sunt principalele sale atuuri. Cazuri de utilizare:

1. Filamente.
2. Alierea oțelurilor în vederea obținerii de aliaje fier-carbon de mare viteză, rezistente la uzură, termorezistente și termorezistente, care sunt utilizate pentru producția de burghie și alte unelte, poanson, arcuri și arcuri, șine.
3. Producerea de aliaje dure „pulbere”, utilizate în principal ca scule de tăiere, găurire sau presare foarte rezistente la uzură.
4. Electrozi pentru sudarea TIG și prin rezistență.
5. Producție de piese pentru radiografie și inginerie radio, diverse lămpi tehnice.
6. Vopsele luminoase speciale.
7. Sârmă și piese pentru industria chimică.
8. Diverse lucruri mici și practice, de exemplu, jiguri pentru pescuit.

Diferitele aliaje care conțin wolfram câștigă popularitate. Domeniul de aplicare al unor astfel de materiale este uneori surprinzător - de la inginerie grea la industria ușoară, unde sunt fabricate țesături cu proprietăți speciale (de exemplu, rezistente la foc).

Nu există materiale universale. Fiecare element cunoscut și aliajele create se disting prin unicitatea și necesitatea lor pentru anumite domenii ale vieții și industriei. Cu toate acestea, unele dintre ele au proprietăți speciale care fac posibile procese anterior imposibile. Un astfel de metal este wolfram. Aplicația sa nu este suficient de largă, precum oțelul, dar fiecare dintre opțiuni este extrem de utilă și necesară pentru umanitate.