Volframas: savybės ir rūšys, pritaikymas, metalo gaminiai. Cheminės volframo savybės. Volframo charakteristikos ir pritaikymas

Vienas iš labiausiai paplitusių cheminių elementų yra volframas. Jis žymimas simboliu W, o jo atominis skaičius yra 74. Volframas priklauso metalų grupei, kuri pasižymi dideliu atsparumu dilimui ir lydymosi temperatūra. Mendelejevo periodinėje lentelėje jis yra 6-oje grupėje ir turi panašių savybių kaip ir „kaimynai“ - molibdenas ir chromas.

Atradimas ir istorija

Dar XVI amžiuje buvo žinomas toks mineralas kaip volframitas. Buvo įdomu, nes iš rūdos lydant skardą jos putos pavirto šlaku ir, žinoma, tai trukdė gaminti. Nuo tada vilkframitas pradėtas vadinti „vilko puta“ (vok. Wolf Rahm). Mineralo pavadinimas buvo perkeltas į patį metalą.

Švedų chemikas Scheele scheelitinį metalą apdorojo azoto rūgštimi 1781 m. Eksperimento metu jis gavo geltoną sunkų akmenį – volframo (VI) oksidą. Po dvejų metų broliai Eluardai (ispanų chemikai) gryną volframą gavo iš Saksonijos mineralo.

Šis elementas ir jo rūdos kasamos Portugalijoje, Bolivijoje, Pietų Korėjoje, Rusijoje, Uzbekistane, o didžiausi atsargos buvo Kanadoje, JAV, Kazachstane ir Kinijoje. Per metus šio elemento išgaunama tik 50 tonų, todėl tai brangu. Pažiūrėkime atidžiau, kas yra metalinis volframas.

Elemento savybės

Kaip minėta anksčiau, volframas yra vienas ugniai atspariausių metalų. Jis turi blizgančią šviesiai pilką spalvą. Jo lydymosi temperatūra 3422°C, virimo temperatūra 5555°C, grynasis tankis 19,25 g/cm3, kietumas 488 kg/mm². Tai vienas sunkiausių metalų ir pasižymi dideliu atsparumu korozijai. Jis praktiškai netirpsta sieros, druskos ir vandenilio fluorido rūgštyse, bet greitai reaguoja su vandenilio peroksidu. Koks metalas yra volframas, jei jis nereaguoja su išlydytais šarmais? Reaguodamas su natrio hidroksidu ir deguonimi, susidaro du junginiai – natrio volfratas ir paprastas vanduo H 2 O. Įdomu tai, kad pakilus temperatūrai volframas savaime įkaista, tada procesas vyksta daug aktyviau.

Volframo gamyba

Į klausimą, kuriai metalų grupei priklauso volframas, galime atsakyti, kad jis yra įtrauktas į retų elementų, tokių kaip rubidis ir molibdenas, kategoriją. O tai savo ruožtu reiškia, kad jai būdingas nedidelis gamybos mastas. Be to, toks metalas nėra gaunamas išgaunant iš žaliavų, jis pirmiausia perdirbamas į cheminius junginius. Kaip vyksta retųjų metalų gamyba?

  1. Reikalingas elementas išskiriamas iš rūdos medžiagos ir sukoncentruojamas tirpale arba nuosėdose.
  2. Kitas žingsnis yra gryno cheminio junginio gavimas gryninimo būdu.
  3. Iš gautos medžiagos išskiriamas grynas retasis metalas – volframas.

Rūdai sodrinti naudojamas gravitacija, flotacija, magnetinis arba elektrostatinis atskyrimas. Rezultatas yra koncentratas, kuriame yra 55-65% volframo anhidrido WO 3. Norint gauti miltelius, jie redukuojami vandeniliu arba anglimi. Kai kuriems produktams čia baigiasi elemento gavimo procesas. Taigi volframo milteliai naudojami kietiesiems lydiniams ruošti.

Stulpų gamyba

Jau išsiaiškinome, koks yra metalinis volframas, o dabar išsiaiškinsime, kokiame asortimente jis gaminamas. Iš miltelių mišinio gaminami kompaktiški luitai – strypai. Tam naudojami tik vandeniliu redukuoti milteliai. Jie gaminami presuojant ir sukepinant. Gauti luitai yra gana tvirti, bet trapūs. Kitaip tariant, juos sunku padirbti. Siekiant pagerinti šią technologinę savybę, strypai yra apdorojami aukštoje temperatūroje. Iš šio gaminio gaminamas kitoks asortimentas.

Volframo strypai

Žinoma, tai yra vienas iš labiausiai paplitusių gaminių iš šio metalo rūšių. Koks volframas naudojamas joms gaminti? Tai yra aukščiau aprašyti stulpai, kurie yra kalti rotacine kalimo mašina. Svarbu pažymėti, kad procesas vyksta įkaitintoje būsenoje (1450-1500°C). Gauti strypai naudojami įvairiose pramonės šakose. Pavyzdžiui, suvirinimo elektrodų gamybai. Be to, volframo strypai plačiai naudojami šildytuvuose. Jie veikia krosnyse iki 3000 °C temperatūroje vakuume, inertinėse dujose arba vandenilyje. Strypai taip pat gali būti naudojami kaip elektroninių ir dujų išlydžio prietaisų, radijo lempų katodai.

Įdomu tai, kad patys elektrodai yra nevartojami, todėl suvirinant būtina tiekti užpildą (viela, strypas). Kai sulydoma su virinama medžiaga, susidaro suvirinimo baseinas. Šie elektrodai dažniausiai naudojami spalvotųjų metalų suvirinimui.

Volframas ir viela

Čia yra dar vienas plačiai paplitęs produktas. Volframo viela yra pagaminta iš kaltinių strypų, apie kuriuos kalbėjome anksčiau. Brėžinys atliekamas laipsniškai mažinant temperatūrą nuo 1000°C iki 400°C. Tada produktas valomas atkaitinimo, elektrolitinio poliravimo arba elektrolitinio ėsdinimo būdu. Kadangi volframas yra ugniai atsparus metalas, viela naudojama varžų elementuose kaitinant krosnis iki 3000°C temperatūroje. Iš jo gaminami termoelektriniai keitikliai, taip pat kaitinamųjų lempų spiralės, kilpiniai šildytuvai ir daug daugiau.

Volframo junginiai su anglimi

Volframo karbidai laikomi labai svarbiais praktiniu požiūriu. Jie naudojami kietųjų lydinių gamybai. Junginiai su anglimi turi teigiamą elektrinės varžos koeficientą ir gerą metalo laidumą. Volframo karbidai susidaro dviejų tipų: WC ir W 2 C. Jie skiriasi savo elgesiu rūgštyse, taip pat tirpumu kituose junginiuose su anglimi.

Volframo karbidų pagrindu gaminami dviejų tipų kietieji lydiniai: sukepinti ir lieti. Pastarieji gaunami iš miltelių pavidalo junginio ir karbido, kurio C trūkumas (mažiau nei 3%) liejant. Antrasis tipas pagamintas iš volframo monokarbido WC ir cementinio rišiklio metalo, kuris gali būti nikelis arba kobaltas. Sukepinti lydiniai gaminami tik miltelinės metalurgijos būdu. Cementiniai metalo milteliai ir volframo karbidas sumaišomi, presuojami ir sukepinami. Tokie lydiniai pasižymi dideliu stiprumu, kietumu ir atsparumu dilimui.

Šiuolaikinėje metalurgijos pramonėje jie naudojami metalo pjovimui ir gręžimo įrankių gamybai. Vienas iš labiausiai paplitusių lydinių yra VK6 ir VK8. Jie naudojami pjaustytuvų, frezų, grąžtų ir kitų pjovimo įrankių gamybai.

Volframo karbidų taikymo sritis yra gana plati. Taigi, jie naudojami gaminant:

  • šarvus pradurti reikmenys;
  • variklių dalys, orlaiviai, erdvėlaiviai ir raketos;
  • branduolinės pramonės įranga;
  • chirurginiai instrumentai.

Vakaruose volframo karbidai ypač plačiai naudojami papuošaluose, ypač vestuviniams žiedams gaminti. Metalas atrodo gražiai, estetiškai, jį lengva apdirbti.

Taip yra todėl, kad jie yra neįtikėtinai patvarūs. Norėdami subraižyti tokį gaminį, turėsite įdėti daug pastangų. Net ir po kelerių metų žiedas atrodys kaip naujas. Jis neišbluks, nepažeis reljefo rašto, o poliruota dalis nepraras blizgesio.

Volframas ir renis

Šių dviejų elementų lydinys gana plačiai naudojamas aukštos temperatūros termoporų gamybai. Volframas – koks metalas? Kaip ir renis, jis yra karščiui atsparus metalas, o elementų legiravimas sumažina šią savybę. Bet ką daryti, jei vartojate dvi beveik identiškas medžiagas? Tada jų lydymosi temperatūra nesumažės.

Jei renis naudojamas kaip priedas, bus pastebėtas volframo atsparumas karščiui ir elastingumas. Šis lydinys gaminamas lydant miltelinėje metalurgijoje. Iš šių medžiagų pagamintos termoporos yra atsparios karščiui ir gali matuoti aukštesnę nei 2000°C temperatūrą, tačiau tik inertinėje aplinkoje. Žinoma, tokie gaminiai brangūs, nes per vienerius metus išgaunama tik 40 tonų renio ir tik 51 tona volframo.

Volframas ilgą laiką nerado praktinio panaudojimo. Nepaprastos šio metalo savybės pramonėje pradėtos naudoti tik XIX amžiaus pabaigoje. Šiuo metu apie 80 procentų iškasamo volframo naudojama volframo plienuose, o apie 15 procentų volframo – kietiesiems lydiniams gaminti. Svarbi gryno volframo ir grynų lydinių, pagamintų iš jo, taikymo sritis yra elektros pramonė, kurioje jis naudojamas gaminant elektros lempų kaitinamuosius siūlus, radijo vamzdžių ir rentgeno vamzdžių dalis, automobilių ir traktorių elektros įrenginius. įranga, atsparumo elektrodai, atominis-vandenilio ir argono lankinis suvirinimas, elektrinių krosnių šildytuvai ir kt. Volframo junginiai buvo pritaikyti ugniai atsparių, vandeniui atsparių ir svertinių audinių gamyboje, kaip katalizatoriai chemijos pramonėje.
Volframo vertę ypač padidina jo gebėjimas formuoti lydinius su įvairiais metalais: geležimi, nikeliu, chromu, kobaltu, molibdenu, kurių į plieną įeina įvairus kiekis. Volframas, nedideliais kiekiais dedamas į plieną, reaguoja su jame esančiomis kenksmingomis sieros, fosforo ir arseno priemaišomis ir neutralizuoja neigiamą jų poveikį. Dėl to plienas su volframo priedu įgyja didelį kietumą, atsparumą ugniai, elastingumą ir atsparumą rūgštims. Visi žino aukštą peilių kokybę iš Damasko plieno, kuriame yra keli procentai volframo priemaišų. Taip pat į. 1882 metais volframas pradėtas naudoti kulkų gamyboje. Pistoleto plieno ir šarvus pradurtų sviedinių taip pat yra volframo. Plienas su volframo priedais naudojamas automobilių ir geležinkelio vagonų patvarioms spyruoklėms, spyruoklėms ir įvairių mechanizmų kritinėms dalims gaminti. Bėgiai, pagaminti iš volframo plieno, gali atlaikyti daug didesnes apkrovas ir turi žymiai ilgesnį tarnavimo laiką nei bėgiai, pagaminti iš įprasto plieno. Nepaprasta plieno savybė, pridėjus 918 procentų volframo, yra jo gebėjimas savaime sukietėti, tai yra, didėjant apkrovoms ir temperatūrai, šis plienas tampa dar stipresnis. Ši savybė buvo pagrindas gaminti daugybę įrankių iš vadinamojo „greitai naudojamo įrankių plieno“. Iš jo pagamintų pjaustytuvų naudojimas leido vienu metu kelis kartus padidinti dalių apdorojimo greitį metalo pjovimo staklėse.
Ir vis dėlto įrankiai, pagaminti iš greitapjovio plieno, yra 35 kartus lėtesni nei įrankiai, pagaminti iš karbido lydinių. Tai apima volframo junginius su anglimi (karbidais) ir boru (boridais). Šių lydinių kietumas yra artimas deimantams. Jei kiečiausios iš visų medžiagų – deimanto – sąlyginis kietumas išreiškiamas 10 balų, tai volframo karbido (vokaro) kietumas lygus 9,8. Šie lydiniai apima gerai žinomą anglies lydinį su volframu ir kobalto priedu. Pats „Pobedit“ nebenaudojamas, tačiau šis pavadinimas buvo išsaugotas visos grupės kietųjų lydinių atžvilgiu. Mechaninės inžinerijos pramonėje kalimo presų štampai taip pat gaminami iš kietųjų lydinių. Jie susidėvi maždaug tūkstantį kartų lėčiau nei plieniniai.
Ypač svarbi ir įdomi volframo taikymo sritis yra elektrinių kaitinamųjų lempų gijų (gijų) gamyba. Grynas volframas naudojamas elektros lempų gijų gamybai. Karšto volframo gijos skleidžiama šviesa yra artima dienos šviesai. O lempos su volframo siūlu skleidžiamos šviesos kiekis yra kelis kartus didesnis nei lempų, kurių gijos pagamintos iš kitų metalų (oktio, tantalo). Elektrinių lempų su volframo siūlu šviesos emisija (šviesos efektyvumas) yra 10 kartų didesnė nei anksčiau naudotų lempų su anglies siūlu. Šviesos ryškumas, ilgaamžiškumas, energijos vartojimo efektyvumas, mažos metalo sąnaudos ir elektros lempų su volframo siūlu gamybos paprastumas užtikrino plačiausią jų pritaikymą apšvietimui.
Plačios volframo panaudojimo galimybės buvo atrastos dėl garsaus amerikiečių fiziko Roberto Williamso Woodo atradimo. Viename iš eksperimentų R. Woodas atkreipė dėmesį į tai, kad volframo gijos švytėjimas nuo jo konstrukcijos katodo vamzdžio galinės dalies tęsėsi net ir atjungus elektrodus nuo akumuliatoriaus. Tai taip nustebino jo amžininkus, kad R. Woodas pradėtas vadinti burtininku. Tyrimai parodė, kad vandenilio molekulių šiluminė disociacija vyksta aplink įkaitintą volframo giją; jos suyra į atskirus atomus. Išjungus maitinimą, vandenilio atomai rekombinuojasi į molekules, ir tai išskiria didelį kiekį šiluminės energijos, kurios pakanka plonam volframo siūleliui įkaitinti ir jam švytėti. Remiantis šiuo efektu, buvo sukurtas naujas metalų suvirinimo atominis-vandenilis tipas, leidžiantis plonais lakštais suvirinti įvairius plienus, aliuminį, varį, žalvarį, išgaunant švarią ir tolygią siūlę. Metalinis volframas naudojamas kaip elektrodai. Volframo elektrodai taip pat naudojami plačiau suvirinant argonu.
Chemijos pramonėje iš volframo vielos, kuri yra labai atspari rūgštims ir šarmams, gaminami įvairių filtrų tinkleliai. Volframas taip pat buvo pritaikytas kaip katalizatorius; jis padeda keisti cheminių reakcijų greitį technologiniame procese. Grupė volframo junginių naudojama pramonės ir laboratorinėmis sąlygomis kaip reagentai baltymams ir kitiems organiniams bei neorganiniams junginiams nustatyti.
Volframo junginiai taip pat naudojami spaudos pramonėje kaip dažai (šafranas, volframo mėlynasis, volframo geltonasis). Pirotechnikai į degius mišinius deda volframo junginių ir gamina įvairiaspalves lemputes iš raketų ir fejerverkų. Šviesiai spausdinant naudojamas natrio volframu apdorotas popierius. Tekstilės pramonėje volframo rūgšties druska, natrio volframatas, naudojama audiniams ėsdinti dažymo metu. Tokie audiniai yra atsparūs vandeniui ir nebijo ugnies. Mediena taip pat tampa atspari ugniai, jei apdorojama šia medžiaga.

Volframo diteliuridas WTe 2 naudojamas šiluminei energijai paversti elektros energija (termo-emf apie 57 μV/K).

Volframo šiluminio plėtimosi koeficientas yra artimas siliciui, todėl galingų tranzistorių silicio kristalai yra lituojami ant volframo substratų, kad kaitinant šie kristalai nesutrūkinėtų.
Net neišsamus volframo ir jo junginių naudojimo pramonėje sąrašas leidžia suprasti didelę šio elemento vertę. Dabar sunku įsivaizduoti, kaip kas nors iš mūsų galėtų išsiversti net kasdieniame gyvenime be volframo. Ir, žinoma, jo panaudojimo galimybės ir toliau atsiras.
Beveik visa pasaulinė volframo pramonė Pirmojo pasaulinio karo metais buvo sutelkta Vokietijoje. Bet žaliavos jam – volframo koncentratai – buvo tiekiamos iš kitų šalių. Todėl izoliuoti nuo žaliavų tiekėjų vokiečiai buvo priversti perdirbti prie skardos lydyklų susikaupusį šlaką (prisiminkite „vilko putą“!) ir iš jų per metus gaudavo apie 100 tonų volframo.
Tuo pat metu karinės pramonės poreikis volframo sukėlė „volframo antplūdį“ daugelyje šalių. Rusijoje volframo rūdos tiekėjais tapo Uralas ir Užbaikalija. Bandydami pasipelnyti iš „volframo skubėjimo“, verslininkai tikrai neatsižvelgė į valstybės interesus. Taigi pramonininkas Tolmačiovas, kuriam priklausė Užbaikalio Bukukos ir Olandu laukai, nusprendė juos išnuomoti Švedijos įmonei. Ir tik laiku įsikišęs Geologijos komitetas sutrukdė tam. Karo sąlygomis šio verslininko kasyklos buvo rekvizuotos.

Dirbtinis radionuklidas 185 W naudojamas kaip radioaktyvusis žymeklis medžiagų tyrimuose. Stabilus 184 W naudojamas kaip lydinių su uranu-235, naudojamų kietosios fazės branduoliniuose raketų varikliuose, komponentas, nes tai vienintelis įprastas volframo izotopas, turintis mažą šiluminio neutronų gaudymo skerspjūvį (apie 2 tvartus).

Iki Pirmojo pasaulinio karo pradžios 1913 m. pasaulyje buvo pagaminta 8 123 tonos volframo koncentrato (jo sudėtyje yra 60 procentų volframo trioksido). Iki Antrojo pasaulinio karo jo gamyba sparčiai augo ir 1940 m. siekė 44 013 tonų (neįskaitant Sovietų Sąjungos). JAV kasyklų biuro duomenimis, 1972 metais pasaulinė volframo gamyba buvo apie 38 400 tonų.

Volframo lydinių pritaikymas

Volframo lydiniai turi daug puikių savybių. Iš vadinamojo sunkiojo metalo (iš volframo, nikelio ir vario) gaminami konteineriai, kuriuose laikomos radioaktyviosios medžiagos. Jo apsauginis poveikis yra 40% didesnis nei švino. Šis lydinys taip pat naudojamas radioterapijoje, nes užtikrina pakankamą apsaugą esant santykinai mažam ekrano storiui.

Volframo karbido lydinys su 16 % kobalto yra toks kietas, kad gali iš dalies pakeisti deimantą gręžiant šulinius.

Volframo-vario-sidabro pseudo lydiniai yra puikios medžiagos jungikliams ir aukštos įtampos elektros jungikliams: jie tarnauja šešis kartus ilgiau nei įprasti variniai kontaktai.

Straipsnio pradžioje buvo aptartas volframo naudojimas elektros lempų gijose. Volframo nepakeičiamumas šioje srityje paaiškinamas ne tik jo atsparumu ugniai, bet ir jo lankstumu. Iš vieno kilogramo volframo ištraukiama 3,5 km ilgio viela, t.y. Šio kilogramo pakanka 23 tūkstančių 60 vatų lempučių siūlams pagaminti. Būtent šios savybės dėka pasaulinė elektros pramonė per metus sunaudoja tik apie 100 tonų volframo.

Pastaraisiais metais cheminiai volframo junginiai įgijo didelę praktinę reikšmę. Visų pirma, fosfotungstinė heteropolirūgštis naudojama lakų ir ryškių, šviesai atsparių dažų gamybai. Natrio volframo Na 2 WO 4 tirpalas suteikia audiniams atsparumą ugniai ir vandeniui, o šarminių žemių metalų, kadmio ir retųjų žemių elementų volframatai naudojami lazerių ir šviečiančių dažų gamyboje.

Chemija

Elementas Nr.74 volframas paprastai priskiriamas prie retųjų metalų: jo kiekis žemės plutoje yra 0,0055 %; jo nerasta jūros vandenyje ir nebuvo galima aptikti saulės spektre. Tačiau populiarumu jis gali konkuruoti su daugeliu anaiptol neretų metalų, o jo mineralai buvo žinomi dar gerokai iki paties elemento atradimo. Taigi, dar XVII a. daugelyje Europos šalių jie žinojo „volframą“ ir „volframą“ - taip tada buvo vadinami labiausiai paplitę volframo mineralai - volframitas ir scheelitas. Elementarus volframas buvo aptiktas paskutiniame XVIII amžiaus ketvirtyje.

Volframo rūda

Labai greitai šis metalas įgijo praktinę reikšmę – kaip legiravimo priedas. O po 1900 m. pasaulinės parodos Paryžiuje, kurioje buvo demonstruojami greitaeigio volframo plieno pavyzdžiai, elementą Nr.74 pradėjo naudoti visų daugiau ar mažiau pramoninių šalių metalurgai. Pagrindinė volframo, kaip legiruojančio priedo, savybė yra ta, kad jis suteikia plieno raudonumo atsparumą – leidžia išlaikyti kietumą ir stiprumą aukštoje temperatūroje. Be to, kai atšaldomas ore (po poveikio esant temperatūrai, artimai raudonai karščiui), dauguma plienų praranda savo kietumą. Tačiau volframo – ne.
Įrankis, pagamintas iš volframo plieno, atlaiko milžiniškus intensyviausių metalo apdirbimo procesų greičius. Tokio įrankio pjovimo greitis matuojamas dešimtimis metrų per sekundę.
Šiuolaikiniame greitaeigiame pliene yra iki 18% volframo (arba volframo su molibdenu), 2-7% chromo ir nedidelis kiekis kobalto. Jie išlaiko kietumą esant 700-800°C, o paprastas plienas pradeda minkštėti, kai kaitinamas vos iki 200°C. „Stellitai“ – lydiniai – turi dar didesnį kietumą
volframas o su chromu ir kobaltu (be geležies) ir ypač volframo karbidais – jo junginiais su anglimi. „Matomas“ lydinys (volframo karbidas, 5–15 % kobalto ir nedidelis titano karbido priedas) yra 1,3 karto kietesnis už įprastą volframo plieną ir išlaiko kietumą iki 1000–1100 °C. Šio lydinio pjaustytuvus galima pjaustyti minutę iki 1500-2000 m geležies drožlių. Jie gali greitai ir tiksliai apdoroti „kaprizingas“ medžiagas: bronzą ir porcelianą, stiklą ir ebonitą; Tuo pačiu metu pati priemonė susidėvi labai mažai.
XX amžiaus pradžioje. elektros lemputėse pradėtas naudoti volframo siūlas: jis leidžia pakelti šilumą iki 2200 °C ir pasižymi dideliu šviesos efektyvumu. Ir šiuo atveju volframas yra nepakeičiamas iki šiol. Akivaizdu, kad todėl vienoje populiarioje dainoje elektros lemputė vadinama „volframo akimi“.

Volframo mineralai ir rūdos

Volframas gamtoje daugiausia randamas oksiduotų kompleksinių junginių, susidarančių iš volframo trioksido WO 3 ir geležies bei mangano arba kalcio oksidų, kartais švino, vario, torio ir retųjų žemių elementų, pavidalu. Labiausiai paplitęs mineralas, volframitas, yra kietas geležies ir mangano volframitų (volframo rūgšties druskų) tirpalas (mFeW0 4 *nMnW0 4). Šis tirpalas yra sunkūs ir kieti rudos arba juodos spalvos kristalai, priklausomai nuo to, kuris junginys jų sudėtyje vyrauja. Jei pobnerito (mangano junginio) daugiau, kristalai yra juodi, bet jei vyrauja geležies turintis ferberitas – rudi. Volframitas yra paramagnetinis ir gerai praleidžia elektrą.
Iš kitų volframo mineralų pramoninės reikšmės turi scheelitas, kalcio volframas CaW04. Iš jo susidaro blizgūs, į stiklą panašūs kristalai, kurie yra šviesiai geltoni, kartais beveik balti. Scheelitas yra nemagnetinis, tačiau turi dar vieną būdingą savybę – savybę liuminescencuoti. Apšviestas ultravioletiniais spinduliais, tamsoje fluorescuoja ryškiai mėlynai. Molibdeno priemaiša keičia scheelito švytėjimo spalvą: tampa šviesiai mėlyna, o kartais net kreminė. Ši scheelito savybė, naudojama geologiniuose tyrinėjimuose, yra paieškos funkcija mineralų telkiniams aptikti.
Volframo rūdų telkiniai teologiškai susiję su granito paplitimo sritimis. Didžiausi užsienio volframito ir scheelito telkiniai yra Kinijoje, Birmoje, JAV, Bolivijoje ir Portugalijoje. Mūsų šalis taip pat turi nemažų volframo mineralų atsargų, pagrindiniai jų telkiniai yra Urale, Kaukaze ir Užbaikalėje.
Dideli volframito arba scheelito kristalai yra labai reti. Paprastai volframo mineralai pasklinda tik į senovės granito uolienas – vidutinė volframo koncentracija geriausiu atveju yra 1–2%. Todėl volframą iš rūdų išgauti labai sunku.


Kaip gaunamas volframas?

Pirmasis etapas – rūdos sodrinimas, atskiriant vertingus komponentus nuo pagrindinės masės – atliekos. Sunkiosioms rūdoms ir metalams įprasti sodrinimo būdai: šlifavimas ir flotacija su vėlesnėmis operacijomis – magnetiniu atskyrimu (volframo rūdoms) ir oksidaciniu skrudimu.
Gautas koncentratas dažniausiai sukepinamas su sodos pertekliumi, kad volframas virstų tirpiu junginiu – natrio volframatu. Kitas šios medžiagos gavimo būdas yra išplovimas; volframas ekstrahuojamas sodos tirpalu esant slėgiui ir aukštesnėje temperatūroje (procesas vyksta autoklave), po to neutralizuojamas ir nusodinamas dirbtinio scheelito, t.y. kalcio volframo, pavidalu. Noras gauti volframo paaiškinamas tuo, kad jį gana paprasta gaminti tik dviem etapais:
CaW0 4 → H 2 W0 4 arba (NH 4) 2 W0 4 → WO 3, galima išskirti volframo oksidą, išvalytą nuo daugumos priemaišų.
Yra ir kitas būdas gauti volframo oksidą – per chloridus. Volframo koncentratas apdorojamas chloro dujomis aukštesnėje temperatūroje. Gauti volframo chloridai gana lengvai atskiriami nuo kitų metalų chloridų sublimacijos būdu, naudojant temperatūrų skirtumą, kuriame šios medžiagos virsta garų būsena. Gauti volframo chloridai gali būti paverčiami oksidu arba gali būti tiesiogiai perdirbami į elementinį metalą.


Kitas volframo gamybos etapas yra oksidų arba chloridų pavertimas metalu. Geriausias volframo oksido reduktorius yra vandenilis. Redukuojant vandeniliu gaunamas gryniausias volframo metalas. Redukcijos procesas vyksta vamzdinėse krosnyse, kaitinamose taip, kad judant vamzdžiu W0 3 „valtelė“ praeina per kelias temperatūros zonas. Jo link teka sauso vandenilio srovė. Atsigavimas vyksta ir „šaltoje“ (450-600°C), ir „karštoje“ (750-1100°C) zonose; „šaltuose“ - į apatinį oksidą W0 2, tada į elementinį metalą. Priklausomai nuo temperatūros ir reakcijos trukmės „karštoje“ zonoje, ant „valtelės“ sienelių išsiskiria volframo miltelių grynumas ir grūdelių dydis.
Sumažėjimas gali įvykti ne tik vandenilio įtakoje. Praktikoje dažnai naudojama anglis. Naudojant kietą reduktorių, gamyba šiek tiek supaprastinama, tačiau šiuo atveju reikalinga aukštesnė temperatūra – iki 1300-1400 ° C. Be to, anglis ir joje visada esančios priemaišos reaguoja su volframu, susidaro karbidai ir kiti junginiai. Tai veda prie metalo užteršimo. Tuo tarpu elektrotechnikai reikia labai gryno volframo. Vos 0,1 % geležies volframas tampa trapus ir netinkamas geriausiai vielai gaminti.
Volframo gamyba iš chloridų yra pagrįsta pirolizės procesu. Volframas sudaro keletą junginių su chloru. Padedant chloro pertekliui, visi jie gali virsti aukštesniuoju chloridu – WCl 6, kuris 1600 ° C temperatūroje suyra į volframą ir chlorą. Esant vandeniliui, šis procesas vyksta jau 1000 ° C temperatūroje.
Taip gaunamas metalinis volframas, bet ne kompaktiškas, o miltelių pavidalo, kuris vėliau aukštoje temperatūroje spaudžiamas vandenilio srove. Pirmajame presavimo etape (kaitinant iki 1100-1300°C) susidaro akytas, trapus luitas. Presavimas tęsiamas dar aukštesnėje temperatūroje, pabaigoje beveik pasiekiant volframo lydymosi temperatūrą. Esant tokioms sąlygoms, metalas palaipsniui tampa vientisas, įgauna pluoštinę struktūrą, o kartu ir lankstumą bei lankstumą.

Pagrindinės savybės

Volframas nuo visų kitų metalų skiriasi savo ypatingu sunkumu, kietumu ir atsparumu ugniai. Posakis „sunkus kaip švinas“ buvo žinomas jau seniai. Teisingiau būtų sakyti: „Sunkus kaip volframas“. Volframo tankis yra beveik dvigubai didesnis nei švino, tiksliau – 1,7 karto. Tuo pačiu metu jo atominė masė yra šiek tiek mažesnė: 184, palyginti su 207.


Pagal atsparumą ugniai ir kietumą volframas ir jo lydiniai užima aukščiausias vietas tarp metalų. Techniškai grynas volframas lydosi 3410° C temperatūroje, bet verda tik 6690° C. Tokia yra Saulės paviršiaus temperatūra!
O „neatsparumo ugniai karalius“ atrodo gana įprastas. Volframo spalva labai priklauso nuo gamybos būdo. Lydytas volframas yra blizgus pilkas metalas, labiausiai panašus į platiną. Volframo milteliai yra pilki, tamsiai pilki ir net juodi (kuo smulkesnis grūdelis, tuo tamsesnis).

Cheminis aktyvumas

Natūralus volframas susideda iš penkių stabilių izotopų, kurių masės skaičiai nuo 180 iki 186. Be to, branduoliniuose reaktoriuose dėl įvairių branduolinių reakcijų susidaro dar 8 radioaktyvūs volframo izotopai, kurių masės skaičiai nuo 176 iki 188; visi jie yra gana trumpalaikiai: jų pusinės eliminacijos laikas svyruoja nuo kelių valandų iki kelių mėnesių.
Septyniasdešimt keturi volframo atomo elektronai yra išdėstyti aplink branduolį taip, kad šeši iš jų yra išorinėse orbitose ir gali būti gana lengvai atskirti. Todėl didžiausias volframo valentingumas yra šeši. Tačiau šių išorinių orbitų struktūra yra ypatinga - jos susideda iš dviejų „pakopų“: keturi elektronai priklauso priešpaskutiniam lygiui -d, kuris yra užpildytas mažiau nei per pusę. (Žinoma, kad užpildytame d lygyje elektronų skaičius yra dešimt.) Šie keturi elektronai (akivaizdžiai nesuporuoti) gali lengvai sudaryti cheminį ryšį. Kalbant apie du „atokiausius“ elektronus, juos gana lengva nuplėšti.
Būtent elektroninio apvalkalo struktūrinės savybės paaiškina didelį volframo cheminį aktyvumą. Junginiuose jis yra ne tik šešiavalentis, bet ir penkiavalentis, tetravalentas, trivalentis, dvivalentis ir nulinis. (Nežinomi tik monovalentiniai volframo junginiai).
Volframo aktyvumas pasireiškia tuo, kad jis reaguoja su didžiąja dauguma elementų, sudarydamas daugybę paprastų ir sudėtingų junginių. Net lydiniuose volframas dažnai yra chemiškai sujungtas. Ir jis sąveikauja su deguonimi ir kitomis oksiduojančiomis medžiagomis lengviau nei dauguma sunkiųjų metalų.
Volframo reakcija su deguonimi vyksta kaitinant, ypač lengvai esant vandens garams. Jei volframas kaitinamas ore, tada 400-500 ° C temperatūroje ant metalinio paviršiaus susidaro stabilus žemesnis oksidas W0 2; visas paviršius padengtas ruda plėvele. Esant aukštesnei temperatūrai, pirmiausia gaunamas mėlynas tarpinis oksidas W 4 O 11, o po to citrinos geltonumo volframo trioksidas W0 3, kuris sublimuojasi 923 ° C temperatūroje.


Sausas fluoras derinamas su smulkiai sumaltu volframu net ir šiek tiek kaitinant. Taip susidaro heksafluoridas WF6 – medžiaga, kuri lydosi 2,5 ° C temperatūroje ir verda 19,5 ° C temperatūroje. Panašus junginys - WCl 6 - gaunamas reaguojant su chloru, bet tik 600 ° C temperatūroje. WCl kristalai yra mėlyno plieno spalvos 6 spalvos. lydosi 275° C temperatūroje ir verda 347° C. Su bromu ir jodu volframas sudaro nestabilius junginius: penta- ir dibromidą, tetra- ir dijodą.
Esant aukštai temperatūrai, volframas jungiasi su siera, selenu ir telūru, su azotu ir boru, su anglimi ir siliciu. Kai kurie iš šių junginių išsiskiria dideliu kietumu ir kitomis nepaprastomis savybėmis.
Carbonyl W(CO) 6 yra labai įdomus. Čia volframas yra derinamas su anglies monoksidu, todėl jo valentingumas yra nulinis. Volframo karbonilas yra nestabilus; jis gaunamas ypatingomis sąlygomis. 0°C temperatūroje iš atitinkamo tirpalo išsiskiria bespalvių kristalų pavidalu, 50°C temperatūroje sublimuojasi, o 100°C temperatūroje visiškai suyra. Tačiau būtent ši jungtis leidžia iš gryno volframo gauti plonas ir tankias dangas.
Ne tik pats volframas, bet ir daugelis jo junginių yra labai aktyvūs. Visų pirma, volframo oksidas WO 3 gali polimerizuotis. Dėl to susidaro vadinamieji izopolijunginiai ir heteropolijunginiai: pastarųjų molekulėse gali būti daugiau nei 50 atomų.


Lydiniai

Volframas sudaro lydinius beveik su visais metalais, tačiau juos gauti nėra taip paprasta. Faktas yra tas, kad visuotinai pripažinti sintezės metodai šiuo atveju paprastai netaikomi. Volframo lydymosi temperatūroje dauguma kitų metalų jau pavirto į dujas arba labai lakius skysčius. Todėl lydiniai, kurių sudėtyje yra volframo, dažniausiai gaminami miltelinės metalurgijos metodais.
Siekiant išvengti oksidacijos, visos operacijos atliekamos vakuume arba argono atmosferoje. Tai daroma taip. Pirmiausia metalo miltelių mišinys presuojamas, tada sukepinamas ir elektrinėse krosnyse lydomas lanku. Kartais vieni volframo milteliai presuojami ir sukepinami, o tokiu būdu gautas akytas ruošinys impregnuojamas skystu kito metalo lydalu: gaunami vadinamieji pseudo lydiniai. Šis metodas naudojamas, kai reikia gauti volframo lydinį su variu ir sidabru.


Iš chromo ir molibdeno, niobio ir tantalo volframas gamina įprastus (homogeniškus) lydinius bet kokiu santykiu. Net ir nedideli volframo priedai padidina šių metalų kietumą ir atsparumą oksidacijai.
Lydiniai su geležimi, nikeliu ir kobaltu yra sudėtingesni. Čia, priklausomai nuo komponentų santykio, susidaro arba kieti tirpalai, arba intermetaliniai junginiai (cheminiai metalų junginiai), o esant anglies (kurios visada yra pliene) susidaro mišrūs volframo ir geležies karbidai, todėl susidaro metalas dar didesnis kietumas.
Labai sudėtingi junginiai susidaro legiruojant volframą su aliuminiu, beriliu ir titanu: juose vienam volframo atomui yra nuo 2 iki 12 lengvojo metalo atomų. Šie lydiniai pasižymi atsparumu karščiui ir atsparumu oksidacijai aukštoje temperatūroje.
Praktikoje volframo lydiniai dažniausiai naudojami ne su vienu konkrečiu metalu, o su keliais. Tai visų pirma rūgštims atsparūs volframo lydiniai su chromu ir kobaltu arba nikeliu (amala); Jie naudojami chirurginiams instrumentams gaminti. Geriausių magnetinio plieno rūšių yra volframo, geležies ir kobalto. O specialiuose karščiui atspariuose lydiniuose, be volframo, yra chromo, nikelio ir aliuminio.
Iš visų volframo lydinių didžiausią reikšmę įgavo plienai, kuriuose yra volframo. Jie yra atsparūs trinčiai, netrūkinėja ir išlieka kieti iki karštos temperatūros. Iš jų pagaminti įrankiai leidžia ne tik smarkiai suintensyvinti metalo apdirbimo procesus (metalo gaminių apdirbimo greitis padidėja 10-15 kartų), bet ir tarnauja daug ilgiau nei tas pats įrankis, pagamintas iš kito plieno.
Volframo lydiniai yra ne tik atsparūs karščiui, bet ir atsparūs karščiui. Jie nerūdija aukštoje temperatūroje, veikiami oro, drėgmės ir įvairių cheminių reagentų. Visų pirma, 10% volframo, įterpto į nikelį, pakanka, kad pastarojo atsparumas korozijai padidėtų 12 kartų! O volframo karbidai, pridedant tantalo ir titano karbidų, sucementuoti kobaltu, yra atsparūs daugelio rūgščių – azoto, sieros ir druskos – poveikiui net verdant. Jiems pavojingas tik vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinys.

Volframas- ugniai atspariausias metalas. Tik nemetalinis elementas, anglis, turi aukštesnę lydymosi temperatūrą. Standartinėmis sąlygomis yra atsparus chemikalams. Volframo pavadinimas buvo perkeltas į elementą iš mineralinio volframito, žinomo dar XVI a. vadinamas lat. Spuma lupi („vilko puta“) arba vokiškai. Wolf Rahm („vilko kremas“, „vilko kremas“). Pavadinimas atsirado dėl to, kad alavo rūdų lydimas volframas trukdė lydytis alavai, paversdamas ją šlako putomis („ryja alavą kaip vilkas ryja avį“).

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Volframo kristalas turi į kūną orientuotą kubinę grotelę. Volframo kristalai šaltyje pasižymi mažu plastiškumu, todėl miltelių presavimo metu jie praktiškai nekeičia savo pagrindinės formos ir dydžio, o milteliai sutankinami daugiausia dėl santykinio dalelių judėjimo.

Kūno centre esančioje kubinėje volframo ląstelėje atomai išsidėstę ląstelės viršūnėse ir centre, t.y. Vienoje ląstelėje yra du atomai. Bcc struktūra nėra artimiausia atomų pakuotė. Kompaktiškumo koeficientas yra 0,68. Volframo erdvės grupė Im3m.

SAVYBĖS

Volframas yra blizgus šviesiai pilkas metalas, turintis aukščiausią įrodytą lydymosi ir virimo temperatūrą (manoma, kad seborgis yra dar atsparesnis ugniai, tačiau kol kas to tvirtai teigti negalima – seaborgio gyvavimo laikas labai trumpas). Lydymosi temperatūra – 3695 K (3422 °C), verda 5828 K (5555 °C). Gryno volframo tankis yra 19,25 g/cm³. Pasižymi paramagnetinėmis savybėmis (magnetinis jautrumas 0,32·10−9). Brinelio kietumas 488 kg/mm², elektrinė varža 20 °C temperatūroje – 55·10–9 Ohm·m, 2700 °C temperatūroje – 904·10–9 Ohm·m. Garso greitis atkaitintame volframe yra 4290 m/s. Yra paramagnetinis.

Volframas yra vienas sunkiausių, kiečiausių ir ugniai atspariausių metalų. Gryna forma tai sidabriškai baltas metalas, panašus į platiną, maždaug 1600 °C temperatūroje lengvai kalstomas ir įtraukiamas į ploną siūlą.

REZERVAI IR GAMYBA

Žemės plutos volframo Clarke yra (pagal Vinogradovą) 1,3 g/t (0,00013 % kiekio žemės plutoje). Vidutinis jo kiekis uolienose, g/t: ultrabazinis - 0,1, bazinis - 0,7, tarpinis - 1,2, rūgštinis - 1,9.

Volframo gavimo procesas vyksta per trioksido WO 3 atskyrimo nuo rūdos koncentratų etapą ir po to redukciją į metalo miltelius vandeniliu maždaug 700 °C temperatūroje. Dėl aukštos volframo lydymosi temperatūros kompaktinei formai išgauti naudojami miltelinės metalurgijos metodai: gauti milteliai presuojami, sukepinami vandenilio atmosferoje 1200-1300 °C temperatūroje, po to per juos praleidžiama elektros srovė. Metalas kaitinamas iki 3000 °C ir sukepama į monolitinę medžiagą. Vėlesniam gryninimui ir vienkristalinės formos gavimui naudojamas zonos lydymas.

KILMĖ

Volframas gamtoje daugiausia randamas oksiduotų kompleksinių junginių, sudarytų iš volframo trioksido WO 3 su geležies ir mangano arba kalcio oksidais, kartais švino, vario, torio ir retųjų žemių elementais, pavidalu. Volframitas (geležies ir mangano volframas nFeWO 4 * mMnWO 4 – atitinkamai ferberitas ir hübneritas) ir scheelitas (kalcio volframas CaWO 4) yra pramoninės reikšmės. Volframo mineralai dažniausiai yra įterpti į granito uolienas, todėl vidutinė volframo koncentracija yra 1-2%.

Didžiausias atsargas turi Kazachstanas, Kinija, Kanada ir JAV; telkiniai taip pat žinomi Bolivijoje, Portugalijoje, Rusijoje, Uzbekistane ir Pietų Korėjoje. Pasaulyje volframo gamyba yra 49-50 tūkst. tonų per metus, iš jų 41 Kinijoje, 3,5 Rusijoje; Kazachstanas 0,7, Austrija 0,5. Pagrindinės volframo eksportuotojos: Kinija, Pietų Korėja, Austrija. Pagrindiniai importuotojai: JAV, Japonija, Vokietija, JK.
Armėnijoje ir kitose šalyse taip pat yra volframo telkinių.

TAIKYMAS

Dėl volframo atsparumo ugniai ir lankstumo jis yra būtinas kaitrinėms lempoms apšvietimo įtaisuose, taip pat vaizdo kineskopuose ir kituose vakuuminiuose vamzdeliuose.
Dėl didelio tankio volframas yra sunkiųjų lydinių, naudojamų atsvariems, subkalibro šarvus perveriamoms šerdims ir artilerijos pabūklų sviediniams, šarvus pradurtų kulkų šerdims ir greitaeigiams giroskopo rotoriams stabilizuoti. balistinių raketų skrydis (iki 180 tūkst. aps./min.).

Volframas naudojamas kaip elektrodai argono lankiniam suvirinimui. Lydiniams, kurių sudėtyje yra volframo, būdingas atsparumas karščiui, atsparumas rūgštims, kietumas ir atsparumas dilimui. Iš jų gaminami chirurginiai instrumentai (amalojinis lydinys), tankų šarvai, torpedų ir sviedinių sviediniai, svarbiausios orlaivių ir variklių dalys, konteineriai radioaktyviosioms medžiagoms laikyti. Volframas yra svarbi geriausių įrankių plieno rūšių sudedamoji dalis. Volframas naudojamas aukštos temperatūros vakuumo atsparumo krosnyse kaip kaitinimo elementai. Tokiose krosnyse kaip termopora naudojamas volframo ir renio lydinys.

Metalų ir nemetalinių konstrukcinių medžiagų mechaniniam apdirbimui mechaninėje inžinerijoje (tekinimas, frezavimas, obliavimas, kalimas), gręžinių gręžime ir kasybos pramonėje plačiai naudojami kietieji lydiniai ir kompozicinės medžiagos volframo karbido pagrindu (pavyzdžiui, pobedit). , susidedantis iš WC kristalų kobalto matricoje; Rusijoje plačiai naudojamos markės - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), taip pat volframo karbido, titano karbido, tantalo karbido (TT) mišiniai klasės, skirtos ypač sudėtingoms apdirbimo sąlygoms, pavyzdžiui, kalimui ir obliavimui iš karščiui atsparaus plieno ir stiprių medžiagų gręžimui sukamuoju plaktuku). Plačiai naudojamas kaip legiravimo elementas (dažnai kartu su molibdenu) plienuose ir geležies lydiniuose. Labai legiruotasis plienas, klasifikuojamas kaip „greitasis“ su ženklu, prasidedančiu raide P, beveik visada turi volframo. (P18, P6M5. iš greito - greitas, greitis).

Volframo sulfidas WS 2 naudojamas kaip aukštos temperatūros (iki 500 °C) tepalas. Kai kurie volframo junginiai naudojami kaip katalizatoriai ir pigmentai. Pavieniai volframo kristalai (švino, kadmio, kalcio volframatai) naudojami kaip rentgeno ir kitos jonizuojančiosios spinduliuotės scintiliaciniai detektoriai branduolinėje fizikoje ir branduolinėje medicinoje.

Volframo diteliuridas WTe 2 naudojamas šiluminei energijai paversti elektros energija (termo-emf apie 57 μV/K). Dirbtinis radionuklidas 185 W naudojamas kaip radioaktyvusis žymeklis medžiagų tyrimuose. Stabilus 184 W naudojamas kaip urano-235 lydinių, naudojamų kietosios fazės branduoliniuose raketų varikliuose, komponentas, nes tai vienintelis įprastas volframo izotopas, turintis mažą šiluminio neutronų gaudymo skerspjūvį (apie 2 barnus).

Volframas - W

KLASIFIKACIJA

Nickel-Strunz (10-asis leidimas) 1.AE.05
Dana (7-asis leidimas) 1.1.38.1

Iš visų šiandien naudojamų medžiagų volframas gali būti vadinamas ugniai atspariausiu. Jis yra Mendelejevo periodinės lentelės 74 pozicijoje, taip pat turi daug panašių savybių su chromu ir molibdenu, kurie yra toje pačioje grupėje. Išvaizda volframas pateikiamas pilkos kietos medžiagos pavidalu su ypatingu sidabriniu blizgesiu.

Volframą atrado švedų chemikas Carl Scheele. Pagal profesiją vaistininkas Scheele atliko daug nuostabių tyrimų savo mažoje laboratorijoje. Jis atrado deguonį, chlorą, barį ir manganą. Prieš pat savo mirtį, 1781 m., Scheele - tuo metu jau Stokholmo mokslų akademijos narys - atrado, kad mineralas volframas (vėliau vadinamas scheelitu) yra tada nežinomos rūgšties druska. Po dvejų metų ispanų chemikai broliai d'Eluyar, dirbę vadovaujant Scheele, sugebėjo iš šio mineralo išskirti naują elementą - volframą, kuriam buvo lemta padaryti revoliuciją pramonėje. Tačiau tai įvyko po viso šimtmečio.

Laikymas natūralioje aplinkoje

Šio elemento žemės plutoje randama gana mažais kiekiais. Jo nėra laisvos formos ir galima rasti tik kaip mineralus. Pramoniniu mastu naudojami tik jo oksidai.

Metalo charakteristikos

Ypatingas metalo tankis suteikia jam neįprastų savybių. Jis turi gana mažą garavimo greitį ir aukštą virimo temperatūrą. Kalbant apie elektrinį laidumą, medžiaga turi mažas vertes, skirtingai nei varis, tris kartus iš karto. Būtent didelis volframo tankis riboja jo taikymo sritis. Be viso to, medžiagos naudojimui didelę įtaką daro padidėjęs jos trapumas esant žemai temperatūrai ir nestabilumas oksiduojant atmosferos deguonį, kai ji veikiama žemoje temperatūroje.

Kalbant apie išorines savybes, medžiaga turi daug panašumų su plienu. Jis naudojamas aktyviai gaminti įvairius lydinius, kurie pasižymi dideliu stiprumu. Volframo apdorojimas vyksta tik esant aukštai temperatūrai.

19 300 yra volframo tankio kg/m 3 rodiklis normaliomis naudojimo sąlygomis. Metalas gali sukurti tūrinę koncentrinę kubinę gardelę. Jis turi gerą šilumos talpą. Aukšta lydymosi temperatūra, kuri siekia 3380 laipsnių Celsijaus. Jo mechaninėms savybėms ypač didelę įtaką daro išankstinis apdorojimas. Jei atsižvelgsime į tai, kad volframo tankis yra 20 c 19,3 g / cm3, tada jį galima lengvai pasiekti vieno kristalo pluošto būsenoje. Ši savybė turėtų būti naudojama gaminant iš jos specialią vielą.. Kambario temperatūroje metalas turi nereikšmingą plastiškumo indeksą.

Elementų prekės ženklai

Žymėjimai yra tokie:

  • Metalurgijoje naudojamas ne tik volframo indikatorius, bet ir specialūs priedai, kurie taip pat turi įtakos tokio metalo rūšiai. Pavyzdžiui, VA apima visą volframo ir aliuminio mišinį, taip pat silicį. Šios rūšies gamybai būdinga padidėjusi pradinio retalizavimo proceso temperatūra ir stiprumas po atkaitinimo.
  • VL būdingas lantano oksido priedo pavidalo medžiagos pridėjimas, kuris žymiai padidina metalo emisijos charakteristikas.
  • MV yra molibdeno ir volframo lydinys. Ši kompozicija padidina bendrą stiprumą, kuris ir toliau išlaiko ypatingą metalo lankstumą po atkaitinimo.

Pagrindiniai bruožai

Norint naudoti volframą pramonėje, svarbu, kad jis atitiktų tokius rodiklius kaip:

  • elektrinė varža;
  • bendra lydymosi temperatūra;
  • tiesinio plėtimosi koeficientas.

Gryna medžiaga turi stiprų plastiškumą, taip pat negali ištirpti specialiame rūgšties tirpale, nepakaitinusi iki bent 500 laipsnių Celsijaus. Jis gali labai greitai visiškai reaguoti su anglimi, todėl susidaro volframo karbidas, turintis aukštą stiprumo indeksą. Šis metalas taip pat žinomas dėl savo oksidų, kurių labiausiai paplitęs yra volframo anhidridas. Pagrindinis jo bruožas yra tai, kad jis gali sudaryti miltelius į kompaktišką metalo būseną, žemesnių oksidų šalutinį produktą.

Pagrindinės charakteristikos, kurie apsunkina medžiagos naudojimą:

  • didelio tankio;
  • trapumas, taip pat polinkis oksiduotis veikiant žemai temperatūrai.

Be to, aukšta virimo temperatūra, taip pat garavimo vieta žymiai apsunkina naudingo metalo ir medžiagų ištraukimo iš jo procesą.

Volframo naudojimas

Volframas naudojamas šiose srityse:

  • Karščiui ir dilimui atsparūs lydiniai yra pagrįsti medžiagos atsparumu ugniai. Pramonėje tokie cheminiai junginiai naudojami su chromu ir kobaltu, kurie kitaip vadinami stelitais. Jie naudojami pramoninių transporto priemonių dalių nusidėvėjimo srityje.
  • Sunkieji ir kontaktiniai lydiniai yra sidabro, vario ir volframo mišiniai. Jie gali būti vadinami labai efektyviais kontaktiniais komponentais, todėl jie naudojami jungiklių darbinių dalių, taškinio suvirinimo elektrodų gamybai, taip pat jungiklių gamybai.
  • Volframas naudojamas kaip viela, kaltiniai gaminiai ir juosta radijo inžinerijoje, kuriant specialias elektros lempas ir rentgeno inžineriją. Būtent šis cheminis elementas laikomas geriausiu metalu spiralių, taip pat specialių gijų, skirtų kaitinimui, gamybai.
  • Norint sukurti specialius elektrinius šildytuvus aukštos temperatūros krosnims, reikalingi volframo strypai ir viela. Volframo šildytuvai gali veikti inertinių dujų atmosferoje, vakuume ir vandenilyje.

Lydiniai, kurių sudėtyje yra volframo

Šiandien galite rasti daugybę vienfazių volframo lydinių. Tai reiškia, kad vienu metu reikia naudoti vieną arba kelis komponentus. Populiariausi junginiai yra volframas ir molibdenas. Legiravimas tokiomis medžiagomis žymiai padidina bendrą volframo stiprumą jo aktyvaus tempimo metu. Tokios sistemos kaip grafis, niobis ir cirkonis taip pat gali būti klasifikuojamos kaip vienfaziai lydiniai.

Tačiau tuo pačiu metu renis gali suteikti elementui didžiausią lankstumą, kuris palaiko kitus rodiklius jam būdingame lygyje. Bet praktinis tokio junginio panaudojimas yra ribotas specialios problemos Re gavybos procese.

Kadangi metalą galima vadinti ugniai atspariausia medžiaga, tokius lydinius tradiciniu būdu gauti labai sunku. Volframo lydymosi temperatūroje kiti metalai pradeda aktyviai virti, o kai kuriais atvejais pasiekia dujinę būseną. Šiuolaikinės technologijos padeda pagaminti daugybę lydinių naudojant elektrolizės technologiją. Pavyzdžiui, volframas – nikelis – kobaltas, kuris naudojamas ne ištisoms detalėms gaminti, o papildomu apsauginiu sluoksniu padengti mažiau patvarias medžiagas ir paviršius.

Taip pat pramonėje vis dar populiarus volframo lydinių gamybos būdas, kuriame naudojami miltelių metalurgijos metodai. Šiuo metu verta sukurti specialias sąlygas technologinių procesų srautui, kuris apims specialų vakuumą. Kitų metalų ir volframo sąveikos ypatumai daro tinkamiausius junginius ne poros tipo, o naudojant 3, 4 ar daugiau medžiagų.

Tokie neįprasti lydiniai skirsis nuo kitų savo ypatingu stiprumu ir kietumu, tačiau menkiausias nukrypimas nuo medžiagų procentinės dalies vieno ar kito elemento metale gali lemti ypatingą gauto lydinio trapumą.

Medžiagos gavimo būdai

Volframo, kaip ir daugelio kitų retų elementų, tiesiog negalima rasti gamtoje. Būtent dėl ​​šios priežasties tokio metalo gavyba nenaudojama statant didelius pramoninius pastatus. Tokio metalo gavimo procesas sąlygiškai suskirstytas į kelis etapus:

  • rūdos, kurioje yra toks retas metalas, kasyba;
  • tinkamų sąlygų tolesniam volframo atskyrimui nuo apdorotų komponentų sudarymas;
  • medžiagos koncentracija tirpalo arba nuosėdų pavidalu;
  • gauto tipo cheminio junginio valymo procesas;
  • grynesnės medžiagos gavimo procesas.

Kompaktiškų medžiagų, tokių kaip volframo viela, gamybos procesas bus sudėtingesnis. Pagrindinis tokios medžiagos sunkumas bus tas, kad draudžiama leisti į ją net menkiausią specialių priemaišų, kurios gali smarkiai pabloginti metalo lydymosi savybes ir stiprumą, patekimą.

Tokio metalo pagalba aktyviai kuriami kaitriniai siūlai, šildytuvai, vakuuminių krosnių ekranai, rentgeno vamzdeliai, reikalingi naudoti aukštesnėje temperatūroje.

Volframo legiruotas plienas pasižymi didelėmis stiprumo savybėmis. Gatavi gaminiai iš šių lydinių rūšių yra naudojami kuriant įvairiausio naudojimo įrankius: gręžinių gręžimui, medicinai, gaminiams, skirtiems kokybiškam medžiagų apdirbimui mechaninio inžinerijos procese (specialūs pjovimo įdėklai). Pagrindinis tokių jungčių privalumas bus ypatingas atsparumas dilimui ir maža tikimybė, kad naudojant daiktą susidarys įtrūkimai. Garsiausia plieno rūšis statybos procese yra ta, kurioje naudojamas volframas, vadinamas pobedit.

Metalo panaudojimo vietą rado ir chemijos pramonė. Jis gali būti naudojamas dažams, pigmentams ir katalizatoriams gaminti.

Branduolinėje pramonėje naudojami iš šio metalo pagaminti tigliai, taip pat specializuoti konteineriai radioaktyviausioms atliekoms laikyti.

Elemento danga jau buvo paminėta aukščiau. Naudojamas kaip speciali apsauginė plėvelė dengti medžiagas, kurios veikia aukštai temperatūrai redukuojančioje ir neutralioje aplinkoje.

Taip pat yra strypų, kurie naudojami kitam suvirinimui. Kadangi volframas visada išlieka ugniai atspariausias metalas, suvirinimo metu jis naudojamas su specialiais užpildais.

Volframas gali būti naudojamas kasdieniame gyvenime, daugiausia elektros reikmėms.

Būtent jis turėtų būti naudojamas kaip pagrindinis komponentas (legiravimo elementas) greitaeigio plieno gamybos procese. Vidutiniškai volframo kiekis svyruoja nuo devynių iki dvidešimties procentų. Be viso to, jo yra įrankių pliene.

Šios rūšies plienas naudojamas grąžtų, štampų, perforatorių ir pjaustytuvų gamyboje. Pavyzdžiui, greitaeigis plienas P6 M5 rodo, kad plienas buvo legiruotas molibdenu ir kobaltu. Be to, volframas apima magnetinį plieną, kuris turėtų būti suskirstytas į volframo-kobalto ir volframo rūšis.

Kasdieniame gyvenime beveik neįmanoma rasti grynos medžiagos. Volframo karbidas pateikiamas kaip metalo ir anglies junginys. Tokių medžiagų junginys pasižymi dideliu kietumu, atsparumu dilimui ir atsparumu ugniai. Remiantis volframo karbidu, galima sukurti įrankius, didelio našumo karbido lydiniai, kuriuose yra apie 90 procentų volframo ir apie 10 procentų kobalto. Iš karbido lydinių gali būti pagamintos pjovimo dalys ir sraigių, ir pjovimo įrankių.

Pagrindinė volframo naudojimo sritis yra metalo suvirinimas. Iš suvirinimo galite sukurti specialius elektrodus, kurie naudojami kito tipo lydiniams. Gauti elektrodai gali būti vadinami nevartojančiais.

Vaizdo įrašas

Iš šio vaizdo įrašo galite sužinoti įdomių faktų apie volframą.

Negavai atsakymo į savo klausimą? Siūlykite temą autoriams.



Atsitiktiniai straipsniai

Aukštyn