Металл получил название от минерала вольфрамита («Wolf Rahm» с немецкого). Минерал весил немало, и в Швеции горняки назвали его «тунг стен» — тяжелый камень.
Во Франции, США и Великобритании для вольфрама используют название «tungsten».
Как его нашли
История открытия связана со шведским химиком К.В. Шееле. Из неизученного минерала он выделил неизвестную «тунгстеновую» кислоту (WO3·H2O). Братья Элюар выделили из её солей новый элемент. Поскольку работали они с вольфрамитом, то назван был элемент вольфрамом.
Вольфрамовые стержни с кристаллическими наростами
Свойства
Вольфрам относится к переходным металлам. Имеет серебристо-серый цвет. В периодической таблице Менделеева расположен в VI группе и носит атомный № 74.
Вольфрам — Самый ТУГОПЛАВКИЙ Металл На ЗЕМЛЕ!
Физические свойства металла:
- плотность 19,25 г/см3;
- кристаллическая структура объемноцентрированная, кубическая;
- парамагнитен;
- температура плавления 3422 °C;
- цвет искры — желтый, дает пучок коротких прерывистых искр;
- число стабильных изотопов 4.
Некоторые свойства вольфрама уникальны. Тугоплавкость — визитная карточка вольфрама, ею он отличается от других металлов.
| Вольфра́м / Wolframium (W), 74 |
| 183,84(1)[1] а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 4f14 5d4 6s2 |
| 141 пм |
| 170 пм |
| (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| 2,3 (шкала Полинга) |
| W ← W3+ 0,11 В W ← W6+ 0,68 В |
| 6, 5, 4, 3, 2, 0 |
| 769,7 (7,98) кДж/моль (эВ) |
| 19,25[2] г/см³ |
| 3695 K (3422 °C, 6192 °F)[2] |
| 5828 K (5555 °C, 10031 °F)[2] |
| 285,3 кДж/кг 52,31[3][4] кДж/моль |
| 4482 кДж/кг 824 кДж/моль |
| 24,27[5] Дж/(K·моль) |
| 9,53 см³/моль |
| кубическая объёмноцентрированная |
| 3,160 Å |
| 310 K |
| (300 K) 162,8[6] Вт/(м·К) |
| 7440-33-7 |
Рекомендуем: ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ — всё, кроме железа
Не доказано: есть предположение, что сиборгий (изотоп нестабилен, период полураспада его всего 0,01 секунды) более тугоплавок.
Месторождения и добыча
Для промышленной добычи пригодны вольфрамиты (гюбнерит, ферберит) и шеелит.
- штокверковый вольфрамитовый;
- штокверковый шеелитовый;
- жильный вольфрамитовый;
- скарново-шеелитовый.
Крупнейшими запасами вольфрамовых руд обладают:
Российские запасы вольфрамовых руд происхождением из коренных месторождений.
Получение
Промышленное получение металла из руды предваряется обогащением. Это дробление, шлифовка, флотация. Затем из концентрата выделяют WO3, который затем восстанавливают до металла водородом при температуре около 700°С.
Компактный вольфрам получают:
- Методом порошковой металлургии. Достоинство метода — возможность равномерного введения присадок.
- Электронно-лучевая плавка, или плавка в электро-дуговых печах. Достоинство метода — возможность получать крупные (до 3 тонн) заготовки металла.
Вольфрамовый порошок
Сплавы
Присадки меняют характеристики полученных сплавов.
| Марка российского сплава | Присадки |
| ВД-20 | 80% вольфрама, 20% меди |
| ВНЖ-95 | 3% никеля, 2% железа |
| ВНМ 2-1 | 2% никеля, 1% меди |
| ВНЖ 7-3 | 7% никеля, 3% железа |
| ВД-30 | 70% вольфрама, 30% меди |
| ВНЖ-97.5 | 1.5% никеля, 1% железа |
Плюсы и минусы металла
| Преимущества | Недостатки |
| Электрическое сопротивление | Высокая плотность |
| Температура плавления | Слабая сопротивляемость окислению |
| Коэффициент линейного расширения | Ломкость при низких температурах |
Применение
В применении тугоплавкого металла соперничают металлообрабатывающая, нефтехимическая, мебельная промышленности.
Вольфрам используют в производства электродов для аргонно-дуговой сварки.
Качественная быстрорежущая сталь почти всегда имеет в составе вольфрам.
Светящаяся нить накаливания в осветительных лампах, аноды и катоды в электронных приборах — это чистый вольфрам.
Вольфрамовые нити накаливания
Победит, известный советский сплав, на 90% состоит из карбида вольфрама (WC). Победитовые сверла известны многим «рукодельным» мужчинам.
Металл входит в состав тяжелых сплавов, которые применяют в производстве бронебойных снарядов, гироскопов для баллистических ракет.
Рекомендуем: НИОБИЙ — мифы и реальность
Начали осваивать и ювелиры тяжелый металл — он гипоаллергенный, тяжелый и прочный.
К сведению: у вольфрама и золота плотности почти одинаковые. Это использовали жуликоватые мастера, «начиняя» золотые слитки дешевым вольфрамом.
Наночастицы WO3 нашли применение в медицине. Их антимикробные свойства используют для очистки сточных вод. В компьютерной томографии наночастицы WO3 применяют, как контрастный агент.
Цена вопроса
Средняя цена тонны W на конец июня 2020 года составила 24120-24600 долларов США.
Похожие публикации
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Источник: themineral.ru
Вольфрам — самый тугоплавкий металл в мире
Вольфрам – металл, малоиспользуемый в ювелирной индустрии. Тем не менее, в многочисленных хвалебных статьях он позиционируется как реальная угроза первенству традиционных металлов.
В чистом виде вольфрам выглядит как платина – серебристо-белый, блестящий металл. Однако в природе «чистого» вольфрама не существует. Чаще всего можно встретить соединения, образованные трехокисью вольфрама (WO3) и прочими элементами (железом, свинцом, медью, кальцием и пр.). Именно из WO3 получают «чистый» металлический порошок вольфрама, проводя восстановление водородом при температуре 700 °C.
Поблагодарить за его открытие стоит трех ученых: шведского химика-фармацевта Карла Шееле и испанских химиков братьев Элюар. Пальма первенства принадлежала Шееле: в 1781-ом году он проводил эксперименты с азотной кислотой и шеелитом, минералом, названным чуть позже в его честь. В результате опытов он обнаружил триокись вольфрама, которую впоследствии назвал «тяжелым камнем».
На шведском это выражении звучит как «Tungsten». В США и некоторых других странах вольфрам так называют до сих пор. Вслед за Шееле, в 1783 году о выделении чистого вольфрама сообщили братья Элюар.
Вольфрамит — минерал, содержащий вольфрам. Источник: горная энциклопедия Недро.вики
Немецкое слово “Wolf Rahm”, близкое к русской интерпретации, появилось еще раньше. Вариантов перевода несколько: дословно это выражение означает «волчьи сливки». Встречаются словосочетания «волчья пена», «волчьи слюни» – если брать за основу латинский вариант (Spuma Lupi или Lupus spuma). В то же время Михаил Голицын, известный энциклопедист, говорит в своей книге, что «rahm» с древнегерманского переводится как «баран».
Какой бы вариант ни был верным, суть одна – из оловянных руд, содержащих минерал вольфрамит (и, конечно, вольфрам), выделялось значительно меньше олова. Этот ценный в Средние века материал попросту превращался в шлак. Вольфрам жадно «съедал» олово, как волк баранов. Остается только удивляться поэтичности горняков и металлургов XVI века, которые придумали такое сравнение.
У этого «волчары» самая высокая температура кипения и плавления среди металлов. По плотности он не уступает золоту и урану, а карбид вольфрама можно сравнить с алмазом по твердости. Именно из этого вещества создаются ювелирные украшения. Им не страшны ни коррозия, ни минеральные кислоты, ни царапины и трещины. Если бы кольцо всевластия существовало в реальной жизни, оно было бы сделано из вольфрама.
Кольцо из вольфрама. Источник: Jewellery Mag
Вольфрамовые украшения могут покрываться цирконием для золотистого блеска, инкрустироваться различными камнями, подвергаться чернению и прочим процедурам. Тем не менее это разнообразие не спасает плачевную ситуацию – кольца из вольфрама начали входить в моду несколько лет назад, но были беспощадно вытеснены изделиями из титана, который имеет схожие свойства.
Это произошло, в частности, потому что они создаются по одной модели: «для настоящих мужчин». Возможно, именно такое позиционирование не позволяет вольфрамовым украшениям войти в современную моду, где кольца без особого декора и идеи вряд ли найдут себе место.
Тем не менее, ювелирные тенденции бесконечно циркулируют во времени. Нельзя исключать, что спустя несколько лет вольфрам действительно сможет превзойти по популярности золото, серебро и платину. А пока что этот металл используется в металлургии, машиностроении, авиастроении и прочих «тяжелых» областях. Он незаменим, когда речь идет о создании твердых и жаропрочных сплавов.
Температура плавления — 3380°С;
Температура кипения — 5555°С;
Твердость по Бринеллю — 488 кгс/мм²;
Плотность — 19,3 г/см³;
Теплопроводность — 173 Вт/(м·К).
Источник: juvelirum.ru
Применение и использование вольфрама
Еще в 16 веке был известен минерал вольфрамит, который в переводе с немецкого (Wolf Rahm) означает «волчьи сливки». Такое название минерал получил в связи со своими особенностями. Дело в том, что вольфрам, который сопровождал оловянные руды, во время выплавки олова превращал его просто в пену шлаков, поэтому и говорили: «пожирает олово, как волк овцу». Спустя время, именно от вольфрамита и было унаследовано 74 химическим элементом периодической системы название вольфрам.
Характеристики вольфрама
Вольфрам является переходным металлом светло-серого цвета. Имеет внешнее сходство со сталью. В связи с обладанием достаточно уникальными свойствами, данный элемент является очень ценным и редким материалом, чистый вид которого в природе отсутствует. Вольфрам обладает:
- достаточно высокой плотностью, которая приравнивается к 19,3 г/см 3 ;
- высокой температурой плавления, составляющей 3422 0 С;
- достаточным электросопротивлением – 5,5 мкОм*см;
- нормальным показателем коэффициента параметра линейного расширения, равняющегося 4,32;
- наивысшей среди всех металлов температурой кипения, равняющейся 5555 0 С;
- низкой скоростью испарения, даже не смотря на температуры, превышающие 200 0 С;
- относительно низкой электропроводностью. Однако, это не мешает вольфраму оставаться хорошим проводником.
Все это делает вольфрам очень прочным металлом, который не поддается механическим повреждениям. Но наличие таких уникальных свойств не исключает присутствие недостатков, которые также есть у вольфрама. К ним относятся:
- высокая ломкость при воздействии на него очень низких температур;
- высокая плотность, что затрудняет процесс его обработки;
- низкая сопротивляемость кислотам при низких температурах.
Получение вольфрама
Вольфрам, наряду с молибденом, рубидием и рядом других веществ, входит в группу редких металлов, которые характеризуются очень малым распространением в природе. В связи с этим, его нельзя добыть традиционным способом, как многие полезные ископаемые. Таким образом, промышленное получение вольфрама состоит из следующих этапов:
- добычи руды, в составе которой содержится определенная доля вольфрама;
- организации надлежащих условий, в которых можно выделить металл от перерабатываемой массы;
- концентрации вещества в виде раствора или осадка;
- очистки получившегося в результате предыдущего этапа химического соединения;
- выделении чистого вольфрама.
Таким образом, чистое вещество из добытой руды, содержащей вольфрам, можно выделить несколькими способами.
Последний способ, в свою очередь, включает в себя два возможных варианта. Один из них связан с методами порошковой металлургии, а другой – с плавкой в электрических дуговых печах с расходуемым электродом.
Метод порошковой металлургии
В силу того, что благодаря данному способу можно равномернее распределить присадки, наделяющие вольфрам особыми его свойствами, он более популярен.
Он включает несколько этапов:
- Металлический порошок прессуется в штабики;
- Заготовки подвергаются спеканию при низких температурах (так называемое, предварительное спекание);
- Сваривание заготовок;
- Получение полуфабрикатов путем обработки заготовок. Реализация данного этапа осуществляется ковкой или механической обработкой (шлифовка, полировка). Стоит отметить, что механическая обработка вольфрама становится возможной только под воздействием высоких температур, в противном случае, его обработать невозможно.