Химия
Автор mednik На чтение 6 мин Просмотров 3.5к. Опубликовано 6 октября, 2020
Бронебойные пули, сопла ракетных двигателей и буровые коронки для прорезания твердых пород — это лишь некоторые из продуктов, сделанных из вольфрама, одного из самых твердых и жаропрочных элементов во Вселенной. Что это за элемент вольфрам (wolframium) и каковы его свойства.
Вольфрам, как и большинство других металлических элементов, не встречается в природе в виде блестящих кусочков металла. Его необходимо химически изолировать от других соединений, в данном случае природного минерала вольфрамита. Вот почему символ вольфрама в периодической таблице Менделеева — это буква W, что сокращенно от «вольфрам». Название вольфрам по-шведски означает «тяжелый камень», что указывает на сверхъестественную плотность и вес элемента. Его атомный номер (число протонов в ядре его атома) составляет 74, а его атомный вес (средневзвешенное значение его встречающихся в природе изотопов) составляет 183,84.
Вольфрам — Самый ТУГОПЛАВКИЙ Металл На ЗЕМЛЕ!
Паре испанских химиков (и братьев) Хуану Хосе и Фаусто Эльхуяру приписывают открытие вольфрама в 1783 году, когда они впервые выделили серовато-белый металл из вольфрамита.
Самая высокая точка плавления из всех металлов
Одним из самых впечатляющих и полезных свойств вольфрама является его высокая температура плавления, самый высокий из всех металлических элементов. Чистый вольфрам плавится при колоссальной температуре 3422 градуса по Цельсию и не закипает, пока температура не достигнет 5555 градусов Цельсия, что соответствует температуре фотосферы солнца.
Для сравнения, железо имеет температуру плавления 1538 градусов по Цельсию, а золото превращается в жидкость при температуре всего 1064,18 градусов по Цельсию.
Все металлы имеют относительно высокие температуры плавления, потому что их атомы удерживаются вместе прочными металлическими связями. Металлические связи настолько сильны, потому что они разделяют электроны на весь трехмерный массив атомов. Вольфрам дольше других металлов из-за необычной прочности и направленности его металлических связей.
Почему это важно? Подумайте об Эдисоне, который работал над нитью для лампы накаливания. Ему нужен был материал, который не только излучает свет, но и не тает от тепла.
Эдисон экспериментировал с множеством различных материалов накаливания, включая платину, иридий и бамбук, но это был другой американский изобретатель, Уильям Кулидж, которому приписывают создание вольфрамовых волокон, используемых в большинстве лампочек на протяжении 20 века.
Высокая температура плавления вольфрама имеет и другие преимущества, например, когда он смешивается в виде сплава с такими материалами, как сталь. Вольфрамовые сплавы наносятся на секции ракет и ракет, которые должны выдерживать сильнейшее нагревание, включая сопла двигателей, которые выбрасывают взрывные потоки ракетного топлива.
Почему вольфрам такой тяжелый
Плотность различных элементов отражает размер составляющих их атомов. Чем ниже элемент в периодической таблице, тем крупнее и тяжелее атомы.
Более тяжелые элементы, такие как вольфрам, имеют больше протонов и нейтронов в ядре и больше электронов на орбите вокруг ядра. Это означает, что вес одного атома значительно увеличивается при переходе по таблице Менделеева.
На практике, если вы держите кусок вольфрама в одной руке и такой же объем серебра или железа в другой, вольфрам будет намного тяжелее. В частности, плотность вольфрама составляет 19,3 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, серебро примерно вдвое меньше вольфрама (10,5 г/см 3 ), а железо почти на треть меньше (7,9 г/см 3 ).
Плотность вольфрама может быть преимуществом в определенных областях применения. Его часто используют в бронебойных пулях, например, из-за его плотности и твердости. Военные также используют вольфрам для изготовления так называемого «кинетического бомбардировочного» оружия, которое стреляет из вольфрамового стержня, как воздушный таран, чтобы пробивать стены и броню танка.
Во время холодной войны ВВС США якобы экспериментировали с идеей под названием «Проект Тор», которая должна была сбрасывать связку 6-метровых вольфрамовых стержней с орбиты на вражеские цели. Эти так называемые «стержни от Бога» имели бы разрушительную силу ядерного оружия, но без ядерных осадков. Оказалось, что запуск тяжелых стержней в космос обходился слишком дорого.
Только алмазы тверже карбида вольфрама
Чистый вольфрам не так уж и тверд — вы можете разрезать его ножовкой, — но когда вольфрам объединяется с небольшим количеством углерода, он становится карбидом вольфрама, одним из самых твердых и твердых веществ на Земле.
Когда вы добавляете небольшое количество углерода или других металлов в вольфрам, он фиксирует структуру и предотвращает ее легкую деформацию.
Карбид вольфрама настолько твердый, что его можно огранить только алмазами, и даже тогда алмазы работают, только если карбид вольфрама не полностью отвержден. Карбид вольфрама в три раза более жесткий, чем сталь, может служить до 100 раз дольше, чем сталь в сильно абразивных условиях, и имеет самую большую прочность на сжатие среди всех кованых металлов, что означает, что он не вмятины и не деформируется при сжатии с огромной силой.
Наиболее распространенное применение карбида вольфрама — и конечный пункт назначения большей части добываемого на планете вольфрама — это специализированные инструменты, особенно буровые коронки. Любое сверло для резки металла или твердой породы должно выдерживать высокие уровни трения, не затупляясь и не ломаясь. Только алмазные сверла тверже карбида вольфрама, но они намного дороже.
Другие полезные применения вольфрама
Твердость, плотность и термостойкость вольфрама делают его идеальным для множества нишевых применений:
- Электронные микроскопы выстреливают поток электронов из специального наконечника эмиттера, сделанного из вольфрама.
- Большинство сварных швов между металлом и стеклом сделано из вольфрама, потому что вольфрам расширяется и сжимается с той же скоростью, что и боросиликатное стекло, наиболее распространенный вид стекла.
- Шипы на гусеницах снегохода изготовлены из вольфрамовых сплавов.
- Дротики профессионального уровня изготавливаются из вольфрама («Wolfram Infinity» на 97 процентов состоит из вольфрама ).
- В шариковых ручках шарик часто изготавливается из карбида вольфрама.
- Ювелирная промышленность изготавливает кольца из карбида вольфрама.
Интересное о вольфраме
Фальшивомонетчики давно выяснили, что вольфрам почти такой же плотный, как золото , и иногда пытаются выдать позолоченные слитки вольфрама за чистое золото.
Ряд активности металлов
На чем основан принцип действия термометра
Как решать экономические задачи — алгоритм решения экономических задач егэ по математике профильный уровень
Химический состав клетки
Город федерального значения Москва — история и факты
Степень окисления и валентность
Источник: novstudent.ru
ВОЛЬФРА́МОВЫЕ СПЛА́ВЫ
Вольфрам в периодической системе Д.И. Менделеева стоит в 4 группе, имеет номер атома 74, его атомная масса составляет 183,85. Для обозначения используется символ «W» (Wolframium).
В чистом виде в естественных условиях бывает редко, как правило, это сложные окисленные соединения, образующие трехокись вольфрама с оксидами таких веществ, как железо, марганец, а также калий, свинец, медь, торий.
Самые крупные запасы на планете сегодня сосредоточены в таких странах, как Казахстан, Китай, Канада, Америка, Россия. Промышленность использует шеелит и вольфрамит.
Получение вольфрама
В чистом, самородном виде металл в природе не встречается. Большинство месторождений образовано оксидами. Содержание соединений в пересчете на чистый металл в рудном месторождении составляет 0.2 — 2%. Химическая стойкость и высокая температура плавления допускают получение вольфрама из руды только при использовании специфических методик.
В основе большинства методов промышленного получения вольфрама лежит восстановление металла из его оксида. Первая стадия производства состоит в обогащении вольфрамосодержащей руды. Затем при помощи операций выщелачивания и восстановления получают оксид WO3, который восстанавливают до чистого металла в атмосфере водорода. Температура процесса составляет около 700 °С.
В результате реакции получается тонкодисперсный металлический порошок. Высокая температура плавления не позволяет оформить металл в виде слитков, поэтому порошок вольфрама сначала прессуют под высоким давлением, а затем спекают в среде водорода, используя нагрев до температуры 1300 °С. Через полученные бруски пропускают мощный электрический ток. В результате высокого переходного сопротивления между зернами металла происходит нагрев и плавление заготовки.
Очистку полученного слитка производят методом зонной плавки, подобно технологии получения сверхчистых полупроводников. Производство вольфрама по данной технология позволяет получить металл высокой степени чистоты без дополнительных операций очистки.
При производстве сплавов, все составляющие добавляются еще перед стадией прессования порошка, поскольку в дальнейшем это сделать уже невозможно. В процессе прессовки, спекания и дальнейшей обработки заготовки (прессование, прокатка) обеспечивается равномерное распределение примесей в сплаве.
Обработка вольфрама производится при температурах около полутора тысяч градусов. При таком нагреве металл становится очень пластичным и допускает ковку, штамповку. Тонкая проволока для спиралей ламп накаливания изготавливается методом волочения. При этом кристаллы металлы располагаются вдоль проволоки, повышая ее прочность. Поскольку к спиралям ламп предъявляются высоки требования по однородности, вольфрамовый провод дополнительно подвергают операциям электрохимического полирования.
История открытия
Рудокопы Саксонии в XIV-XVI вв. заметили, что после обработки оловянных руд остается много шлака. Работники в здешних копальнях называли его побочным продуктом, который «пожирает» олово, сравнивали с «волком, пожирающим овцу». Так и сформировалось название шлака «wolfrahm» («волчья пена» с немецкого языка).
Когда химик Карл Шееле обработал азотной кислотой «tungsten» («тяжелый камень» в переводе со шведского языка), удалось выделить новый метал, получивший такое же название. Событие произошло в 1781 г. Позже провели ряд анализов, которые показали, что шведскому химику удалось открыть не сам вольфрам, а его оксид. Поэтому минерал переименовали на «шеелит».
Через два года после открытия, сделанного Карлом Шееле, химики из Испании братья Элюар заявили, что смогли выделить из вольфрамита рудников Саксонии чистый вольфрам. Нужно отметить, что ни Шееле, ни братья Элюар не настаивали на том, что именно они стали первооткрывателями вольфрама.
До начала ХХ века химический элемент назывался «tungsten», его обозначали символом «Tu». Термин «вольфрам» и символ «W» был утвержден только в середине прошлого века.
ЧТО ТАКОЕ ВОЛЬФРАМОВАЯ СТАЛЬ
- ЧТО ТАКОЕ ВОЛЬФРАМОВАЯ СТАЛЬ
- Закалка вольфрамовых сталей
- Для чего применяют сталь
Это сталь, где основным легирующим элементом является вольфрам. Применяется с начала 20 в. Различают вольфрамовую сталь, легированную только вольфрамом, и сложнолегированную вольфрамовая сталь, в которую, помимо вольфрама, добавляют хром, никель, марганец и др. элементы.
В стали вольфрам находится частично в твердом растворе и образует стойкие труднорастворимые карбиды, вследствие чего уменьшается ее склонность к росту зерна при нагреве до высоких т-р и необратимой отпускной хрупкости, повышаются прокаливаемость и, следовательно, прочность и вязкость.
Во многих вольфрамовая сталь, легированных хромом, образуются метастабильные карбиды типа (W, Сr, Fe)23 С6, легко растворяющиеся при нагреве, что значительно понижает критическую скорость закалки, улучшает прокаливаемость. Вольфрамовая сталь выплавляют в электрических (индукционных) печах, в которых хорошее электродинамическое перемешивание стали обеспечивает полное растворение вольфрама.
Сложнолегированные вольфрамовые стали используют в качестве конструкционных сталей, инструментальных сталей, а также сталей с особыми физ. и хим. св-вами, напр. жаропрочных сталей. Конструкционные В. с. характеризуются малой склонностью к перегреву , мелкозернистостью, повышенной прочностью и пластичностью, они не склонны к отпускной хрупкости. Мех. св-ва этих сталей улучшают закалкой и высокотемпературным отпуском.
Из конструкционных вольфрамовая сталь марок 18Х2Н4ВА и 15ХНГ2ВА (используют также в цементованном состоянии) изготовляют коленчатые валы, зубчатые колеса и др. детали машин, эксплуатируемые при больших скоростях, ударных нагрузках и вибрации, из стали марки 38ХНЗВА диски роторов, детали компрессоров и редукторов, эксплуатируемые при т-ре до 400° С. Сталь, из к-рой изготовляют тяжелонагруженные детали, напр. коленчатые валы, наряду с вольфрамом легируют молибденом. Инструментальные стали перлитного класса отличаются износостойкостью.
Какие марки существуют?
Вольфрам может быть чистым, с присадками, в составе сплава, куда входят и другие металлы.
Для обозначения чистого вольфрама используется маркировка ВЧ. Для маркировки сплава вольфрама и рения применяется обозначение ВР.
На наличие разных видов присадок указывают следующие комбинации букв:
• ВА – кремнещелочной и алюминия;
• ВМ – кремнещелочной и тория;
• ВТ – окиси тория;
• ВЛ – окиси лантана.
Указанные марки вольфрама используются наиболее часто в промышленности.
Основные характеристики
Как самый тугоплавкий металл, вольфрам имеет специфические свойства:
- Температура плавления вольфрама — примерно соответствует температуре солнечной короны — 3422 °С.
- Вместе с этим, плотность чистого вольфрама ставит его в один ряд с наиболее плотными металлами. Его плотность практически равна плотности золота — 19,25 г/см3.
- Теплопроводность вольфрама зависит от температуры и составляет от 0,31 кал/см·сек·°С при 20°С до 0,26 кал/см·сек·°С при 1300°С.
- Теплоемкость также близка к золоту и составляет 0.15·103 Дж/(кг·К).
Металл имеет кубическую объемноцентрированную кристаллическую решетку. Несмотря на высокую твердость, вольфрам в нагретом состоянии очень пластичен и ковок, что позволяет изготавливать из него тонкую проволоку, имеющую широкое применение.
Имеет серебристо-серый цвет, который не меняется на открытом воздухе, поскольку вольфраму присуща высокая химическая стойкость, а с кислородом он реагирует только при температуре выше красного каления.
Химические свойства элемента, как правило, начинают проявляться при нагреве выше нескольких сотен градусов. В обычных условиях он не взаимодействует с большинством известных кислот, кроме смеси плавиковой и азотной кислот. В присутствии определенных окислителей может реагировать с расплавами щелочей. При этом для начала реакции требуется нагрев до температуры 400 — 500 °С, а далее реакция идет бурно, с выделением тепла.
Некоторые соединения, особенно карбид вольфрама, обладают очень высокой твердостью и находят применение в металлургическом производстве для обработки твердых сплавов.
Приведенные характеристики вольфрама определяют специфику областей применения металла, как в чистом виде, так и в составе различных сплавов и химических соединений. Вольфрам входит в состав многих жаростойких сплавов в качестве легирующей добавки для повышения твердости, температуры плавления и коррозионной стойкости. Близость плотности и теплоемкости вольфрама и золота теоретически может служить для подделки золотых слитков, однако это легко можно выявить при измерении электрического сопротивления и при переплавке золотого слитка.
Преимущества и недостатки
Преимущества обусловлены высокими показателями:
• плавления (очень высокий температурный режим);
• прочности (лидер среди всех существующих металлов);
Кроме этого, вольфрам стойкий к воздействию коррозийных процессов, имеет низкий коэффициент теплового расширения.
Недостатками вольфрама можно считать хрупкость и возможность разрушения при ударе.
Для чего применяют сталь
Из инструментальных вольфрамовых сталей изготовляют режущий инструмент, штампы и валки для холодной и горячей прокатки. Жаропрочные стали мартенситного и аустенитного классов, легированные вольфрамом , применяют для изготовления труб паропроводов, дисков и лопаток турбин. Термообработка этих сталей состоит из закалки в воде от т-ры 1000— 1150° С и последующего отпуска или старения при т-ре 600—800° С в течение 2—3 ч. Марки, хим. состав и мех. св-ва конструкционной В.
Лит.: Геллер O. А. Инструментальные стали.; Химия и технология молибдена и вольфрама
Статья на тему вольфрамовая сталь
Где используется?
Применение вольфрама и сплавов востребовано в разных сферах:
• электротехнической, радиоэлектронной, химической, атомной, горнодобывающей и ряде других отраслей промышленности.
Из него получают сверхтвердые стали и сплавы, которые применяются, чтобы обрабатывать металлы механическим путем, в бурении скважин, для изготовления деталей, из которых собираются двигатели самолетов.
Вольфрамовые электроды предназначаются для аргонодуговой сварки.
В ядерной физике и медицине нашли применение монокристаллы вольфраматов.
Элемент необходим для нитей накаливания и элементов электровакуумных приборов, артиллерийских снарядов, роторов гироскопов (сверхскоростных) и др.
Применение вольфрама
Большинство областей применения вольфрама используют такие его качества, как высокая температура плавления, плотность и пластичность. Вольфрам незаменим в следующих областях:
- Чистый вольфрам, это единственный металл, который применяется в нитях накаливания осветительных ламп, радиолампах, кинескопах и прочих электровакуумных приборах;
- В чистом виде и в составе сплавов используется при производстве сердечников подкалиберных бронебойных снарядов и пуль;
- Высокая плотность вольфрама позволяет изготавливать роторы малогабаритных гироскопов ракетной техники и космических аппаратов;
- Изготовление неплавящихся электродов при аргонно-дуговой сварке;
- Устройства защиты от ионизирующих излучений из вольфрама эффективнее, чем традиционные свинцовые. Использование вольфрама экономически выгодно, несмотря на более высокую стоимость, чем у свинца. Это вызвано тем, что расход вольфрама при тождестве технических характеристик изделия намного меньше.
- Изделия из вольфрама не нуждаются в защите от коррозии благодаря низкой химической активности при нормальных температурных условиях.
Сверла из вольфрама
Соединения вольфрама с углеродом более известны как «победит». Их высокая твердость используется в режущих напайках металлообрабатывающих инструментов — резцов, сверл, фрез. Инструменты с победитовыми напайками используются для обработки практически любых материалов, начиная от древесины, где почти не требуют периодической заточки, до любых пород камня. Для заточки победитовых инструментов требуются абразивы с самой высокой твердостью. В полной мере этому соответствуют алмазные и эльборовые абразивы имеющие самую высокую твердость среди всех известных.
Победитовые напайки крепятся к рабочим кромкам инструмента при помощи пайки медью. В качестве флюса используется бура.
Карбид вольфрама используется в ювелирных изделиях, в частности, в кольцах. Высокая твердость материала позволяет сохранить блеск изделия в течение всего срока службы.
Победит изготавливают порошковым методом, используя для скрепления кристаллом карбида вольфрама кобальт.
Источник: metallisten.ru
Свойства и температура плавления вольфрама
Знакомство людей с вольфрамом датируется эпохой Средневековья.
Старатели
Вольфрам получали еще европейские старатели при восстановлении олова. Но его считали «мусором», засоряющим ценный элемент. Под влиянием вольфрамовой руды в процессе восстановления часть олова превращалась в шлак, уменьшая долю чистого вещества.
Отсюда присказка, которая появилась у старателей: «Вольфрам сжирает олово, как волк овечку».
Наука
История открытия вольфрама связана с несколькими учеными-химиками:
- В середине 18 века швед Аксель Фредерик Кронштедт открыл тяжелый металл, названый им Tung Sten (по-шведски – тяжелый камень).
- Через 30 лет за дело взялся его соотечественник, член академии наук страны Карл Шееле. Свободное от работы в аптеке время он отдавал экспериментам в домашней лаборатории. Его считают «отцом» не только вольфрама. В списке также барий, марганец, кислород, хлор. Из вольфрамовой руды (тунгстена) он выделил соль кислоты, не числящейся в реестрах.
- Дальнейшую работу над соединением доверил испанским коллегам братьям Элюар. Которые и получили новый элемент.
Название и символ металла – Wolframium и W – предложил Йенс Якоб Берцелиус.
Этимология названия вольфрама имеет немецкие корни: Wolf Rahm («волчий крем/сливки»).
А тунгстен переименовали в честь ученого – в шеелит.
Как представлен в природе
Самородный цветной металл вольфрам на планете не встречается. Он представлен в виде руды либо минералов.
Руды состоят из соединений вольфрама с железом, марганцем, кальцием, иногда другими элементами, включая редкоземельные.
Минералы – это вкрапления в граниты (до 2%). Из них промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрам с железом и марганцем) и шеелит (с кальцием).
Каждая тонна земной коры содержит 1,30 г вольфрама.
Характеристика сплавов
Самое важное соединение — карбид вольфрама. У него очень высокая температура плавления — 2780 °C. Он используется для того, чтобы делать части электрических цепей, режущих инструментов, металлокерамики и «цементированного» карбида.
Металлокерамика — это материал из керамики и металла. Керамика — глинистый материал. Металлокерамику используют там, где очень высокие температуры воздействуют в течение длительного времени. Например, части ракетного или реактивного двигателя делаются именно из неё.
«Цементированный» карбид изготавливается путём соединения карбида вольфрама к другому металлу. Продукт очень прочен и остаётся прочным в условиях высоких температур. Именно «цементированные» карбиды используются для бурения тоннелей. Инструменты, сделанные из такого материала, могут работать на скоростях в 100 раз больше, чем аналогичные инструменты, сделанные из стали (к примеру, свёрла их такого материала могут выдержать большую температуру, чем свёрла из стали, а, следовательно, и интенсивность их использования может быть выше).
Физико-химические характеристики
Чистый вольфрам – в числе первых по плотности, твердости, первый по температуре плавления и кипения среди металлов. Эти физические свойства дополняет химическая стойкость даже при запредельных температурах.
| Свойства атома | |
| Название, символ, номер | Вольфра́м / Wolframium (W), 74 |
| Атомная масса (молярная масса) | 183,84(1) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d4 6s2 |
| Радиус атома | 137 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 170 пм |
| Радиус иона | (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| Электроотрицательность | 2,3 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | W ← W3+ 0,11 В W ← W6+ 0,68 В |
| Степени окисления | +2, +3, +4, +5, +6 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 769,7 (7,98) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 19,25 г/см³ |
| Температура плавления | 3695 K (3422 °C, 6192 °F) |
| Температура кипения | 5828 K (5555 °C, 10031 °F) |
| Уд. теплота плавления | 285,3 кДж/кг 52,31 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 4482 кДж/кг 824 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 24,27 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 9,53 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированная |
| Параметры решётки | 3,160 Å |
| Температура Дебая | 310 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 162,8 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-33-7 |
При 1580°C легко куется, вытягивается до тонкой проволоки.
Данные преимущества создает структура вещества.
Тугоплавкий прочный металл, светло-серого цвета — вольфрам
На воздухе с относительной влажностью менее 60% сопротивление металла коррозии стопроцентное.
Область применения
Существует много отраслей производства, где применяется вольфрам. Основная сфера применения — производство сплавов. Этот металл повышает твёрдость, прочность, упругость и улучшает способность растягиваться у различных видов стали.
Обычно его готовят в двух формах: ферровольфрам — сплав железа и вольфрама, он обычно содержит около 70−80% вольфрама. Ферровольфрам смешивается с другими металлами и сплавами (обычно со сталью) для производства специализированных соединений. И также он производится в порошкообразной форме. В дальнейшем его добавляют к другим металлам с целью получения новых соединений с улучшенными характеристиками .
Около 90% всех вольфрамовых сплавов используются в горнодобывающей промышленности, строительстве, а также электротехническом и металлообрабатывающем оборудовании. Эти сплавы используются для изготовления многих вещей: нагревательные элементы в печах (благодаря хорошей теплопроводности), деталей для самолётов и космических аппаратов; оборудования, используемого в телевизионной, радиолокационной и радиотехнике; высокопрочных свёрл; металлорежущих инструментов и аналогичного оборудования.
Небольшое количество вольфрама используется в лампах накаливания. Очень тонкий провод, который образует нить в лампах, сделан именно из него. Электрический ток проходит через эту нить и нагревает её, что заставляет её испускать свет. Он не плавится благодаря тому, что температура плавления вольфрама высока.
Также он используется, в таких приборах и элементах, как:
- электроды для сварки;
- противовесы;
- магниты;
- рентгеновские аппараты;
- обмотки и нагревательные элементы электроплит;
- катоды радиоламп и электронных приборов (торированный вольфрам);
- магнетроны в микроволновых печах;
- химические катализаторы.
Кроме того, он применяется при металлообработке и добыче полезных ископаемых, а также для производства пигментов для красок.
Технология получения
Вольфрамовые руды из разных мест добычи содержат 0,3-2,5% оксида металла. Поэтому промышленное получение продукта из руды начинается на обогатительных предприятиях.
Это многоступенчатый процесс:
- Дробление руды.
- Шлифовка.
- Флотация.
- Обжиг.
Тугоплавкость оказалась недостатком, исключающим классическую плавку.
Твердые формы создают методом порошковой металлургии:
- Порошок спрессовывают.
- Спекание проводят при 1250-1300°C в водороде.
- Воздействуют электричеством.
- Нагревают до 3000°C, добиваясь монолитного спекания.
Вольфрамовый порошок
Дополнительно металл очищают зонной плавкой.
Номенклатура марок металла
На основе вольфрама или с его участием металлурги выплавляют продукт десятков наименований и марок.
Среди самых распространенных – чистый вольфрам (ВЧ) и сплав с рением (ВР).
Классификация марок вольфрама основывается на составе присадок:
| Название марки | Вид присадки |
| ВА | Алюминий + кремнистая щелочь |
| ВМ | Торий + кремнистая щелочь |
| ВИ | Окись иттрия |
| ВТ | Окись тория |
| ВЛ | Окись лантана |
Как используется
Свойства вольфрама обозначили главного потребителя. Это металлургия. Она создает конечный продукт и исходники для других отраслей промышленности.
Порошковый вольфрам – основа либо компонент твердых, жаропрочных износоустойчивых сплавов, премиальных марок сталей.
Металл, сплавы
Из тугоплавкого металла и сплавов создают широкий ассортимент продукции:
- Узлы и детали авиационных, ракетных двигателей.
- Элементы электровакуумных приборов (кинескопы, нити накаливания).
Нить накаливания из вольфрама - Нагреватели вакуумных печей.
- Электроды для аргонно-дуговой сварки. Они не плавятся, создают прочный сварной шов. Пригодны для материалов любого состава (цветные металлы, легированные стали, другие).
- Емкости для радиоактивных продуктов. Здесь решающими оказались преимущества металла перед свинцом.
- Хирургический инструментарий.
Характеристики металла подошли оборонному комплексу: танковая, торпедная броня, крупнокалиберные снаряды, пули. А также суперскоростные роторы гироскопов, контролирующих траекторию полета баллистических ракет.
Вольфрам в слитках
Соединения
Обширен спектр применения вольфрамовых соединений:
- Без дителлурида невозможно преобразование тепла в электричество.
- Карбид – основа сплавов и композитов для механической обработки металлов и неметаллов. У горнодобытчиков, нефтяников, газовиков – для бурения скважин.
- Сульфид – термостойкая (до 500°C) смазка.
- Трехокись – материал для создания электролита топливных элементов, работающих при повышенных температурах.
Соединения вольфрама закупают производители лаков, красок, текстиля.
Другие формы
Изотоп W184 – компонент сплавов с изотопами урана. Из них делают ракетные двигатели на ядерном топливе.
Радионуклид искусственного происхождения (W185) востребован как детектор излучений (включая рентгеновское) ядерным сегментом физики и медицины.
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: РУТЕНИЙ — загадочный, как русская душа
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.
Источник: co-vally.ru