Volfram: primena, svojstva i hemijske karakteristike

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

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

Priča o porijeklu

XVIII vek - vek otkrića periodnog sistema - postao je fundamentalan u istoriji ovog metala.

Ranije je prihvatano postojanje određene supstance, koja je deo mineralnih stena, što je sprečavalo topljenje potrebnih metala iz njih. Na primjer, dobijanje kalaja bilo je teško ako je ruda sadržavala takav element. Razlika u temperaturi topljenja i hemijske reakcije rezultirale su stvaranjem pjene od zgure, što je smanjilo količinu prinosa kalaja.

U VIII veku, metal su sukcesivno otkrili švedski naučnik Scheele i braća Španci Eluard. To se dogodilo kao rezultat hemijskih eksperimenata na oksidaciji mineralnih stijena - šeelita i volframita.

Registrovan u periodnom sistemu elemenata u skladu sa atomskim brojem 74. Rijedak vatrostalni metal sa atomskimsa masom od 183,84 je volfram. Njegova upotreba je zbog neobičnih svojstava otkrivenih još tokom 20. veka.

Gdje tražiti?

Po broju u utrobi zemlje, "slabo je naseljen" i zauzima 28. mjesto. Sastoji se od oko 22 različita minerala, ali samo 4 od njih su neophodna 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, kalaja, tantala itd. Najveća ležišta su u Kini, Kazahstanu, Kanadi, SAD, ima ih i u Rusiji, Portugalu, Uzbekistanu.

Kako to dobijaju?

Zbog posebnih svojstava, kao i niskog sadržaja u stenama, tehnologija dobijanja čistog volframa je prilično komplikovana.

1. Magnetna separacija, elektrostatička separacija ili flotacija za obogaćivanje rude do 50-60% koncentracije volfram oksida.
2. Izolacija 99% oksida hemijskim reakcijama sa alkalnim ili kiselim reagensima i fazno prečišćavanje rezultirajućeg taloga.
3. Redukcijom metala ugljikom ili vodonikom, izlaz odgovarajućeg metalnog praha.
4. Proizvodnja ingota ili praškasto sinterovanih briketa.

Jedna od važnih faza u proizvodnji metalurških proizvoda je metalurgija praha. Zasnovan je na miješanju praškastih vatrostalnih metala, njihovom presovanju i naknadnom sinterovanju. Na ovaj način se dobija veliki broj tehnološki važnih legura, među kojima je i volfram karbid, čija se primena nalazi uglavnom u industrijskoj proizvodnji reznih alata povećane snage i izdržljivosti.

Fizička i hemijska svojstva

Volfram je vatrostalni i teški metal srebrne boje sa kristalnom rešetkom centriranom na tijelo.

• Tačka topljenja - 3422 ˚S.
• Tačka ključanja - 5555 ˚S.
• Gustoća - 19,25 g/cm3.

Dobar je provodnik električne struje. Ne magnetizira. Neki minerali (kao što je šelit) su luminiscentni.

Otporan na kiseline, agresivne supstance na visokim temperaturama, koroziju i starenje. Volfram također doprinosi deaktivaciji utjecaja negativnih nečistoća u čelicima, poboljšanju njegove toplinske otpornosti, otpornosti na koroziju i pouzdanosti. Upotreba ovakvih legura gvožđa i ugljenika opravdana je njihovom produktivnošću i otpornošću na habanje.

Mehanička i tehnološka svojstva

Volfram je tvrd, izdržljiv metal. Tvrdoća mu je 488 HB, vlačna čvrstoća 1130-1375 MPa. Kada je hladan, nije plastičan. Na temperaturi od 1600 ˚S, plastičnost se povećava do stanja apsolutne osjetljivosti na obradu pod pritiskom: kovanje, valjanje, izvlačenje. Poznato je da 1 kg ovog metala omogućava 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 brzog legiranog volfram čelika. Standardni principi rezanja nisu primjenjivi, jer se oprema izuzetno brzo troši, a obrađeni volfram puca. Primjenjuju se sljedeće tehnologije:

1. Hemijska obrada i impregnacija površinskog sloja, uključujući upotrebu srebra za ovu svrhu.
2. Zagrijavanje površine uz pomoć peći, plinskog plamena, električne struje od 0,2 A. Dozvoljena temperatura pri kojoj dolazi do blagog povećanja plastičnosti i, shodno tome, poboljšanja rezanja je 300-450 ˚S.
3. Rezanje volframa sa topljivim materijalima.

Oštrenje i brušenje treba izvoditi dijamantskim i elborskim alatima, rjeđe korundom.

Zavarivanje ovog vatrostalnog metala izvodi se uglavnom pod dejstvom električnog luka, volframovih ili ugljeničnih elektroda u inertnom gasu ili tečnoj zaštiti. Moguće je i kontaktno zavarivanje.

Ovaj određeni hemijski 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 tačka topljenja omogućava proizvodnju filamenata za sijalice i elektrode za zavarivanje.

Prijava

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

1. Filaments.
2. Legiranje čelika u cilju dobijanja brzih, otpornih na habanje, otpornih na toplotu i toplotu gvožđe-ugljičnih legura, koje se koriste za proizvodnju svrdla i drugih alata, proboja, opruga i opruga, šine.
3. Proizvodnja tvrdih legura u prahu, uglavnom se koriste kao alati za rezanje, bušenje ili presovanje sa visokom otpornošću na habanje.
4. Elektrode za TIG i otporno zavarivanje.
5. Proizvodnja delova za rendgen i radio tehniku, razne tehničke lampe.
6. Specijalne svjetleće boje.
7. Žica i dijelovi za hemijsku industriju.
8. Različite praktične male stvari, na primjer, jigs za pecanje.

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

Ne postoje univerzalni materijali. Svaki poznati element i stvorene legure odlikuju se svojom jedinstvenošću i neophodnošću za određena područja života i industrije. Međutim, neki od njih imaju posebna svojstva koja omogućavaju dotad neizvodljive procese. Jedan takav metal je volfram. Njegova primjena nije dovoljno široka, poput čelika, ali je svaka od opcija izuzetno korisna i neophodna čovječanstvu.