Tungsten: toepassing, eigenschappen en chemische kenmerken

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Moeder natuur heeft de mensheid verrijkt met nuttige chemische elementen. Sommigen van hen zijn verborgen in de ingewanden en zijn in relatief kleine hoeveelheden aanwezig, maar hun betekenis is erg belangrijk. Een daarvan is wolfraam. Het gebruik ervan is te danken aan zijn speciale eigenschappen.

Oorsprong verhaal

XVIII eeuw - de eeuw van de ontdekking van het periodiek systeem - werd fundamenteel in de geschiedenis van dit metaal.

Vroeger werd het bestaan van een bepaalde substantie, die deel uitmaakt van de minerale gesteenten, aanvaard, waardoor het smelten van de noodzakelijke metalen ervan werd voorkomen. Het verkrijgen van tin was bijvoorbeeld moeilijk als het erts een dergelijk element bevatte. Het verschil in smelttemperatuur en chemische reacties resulteerden in de vorming van slakkenschuim, waardoor de hoeveelheid tin minder werd.

In de VIIIe eeuw werd het metaal achtereenvolgens ontdekt door de Zweedse wetenschapper Scheele en de Spaanse broers Eluard. Dit gebeurde als resultaat van chemische experimenten met de oxidatie van mineraal gesteente - scheeliet en wolframiet.

Geregistreerd in het periodiek systeem van elementen in overeenstemming met atoomnummer 74. Een zeldzaam vuurvast metaal met een atomairemet een massa van 183,84 is wolfraam. Het gebruik ervan is te danken aan ongebruikelijke eigenschappen die al in de 20e eeuw zijn ontdekt.

Waar te zoeken?

In termen van het aantal in de ingewanden van de aarde, is het "dunbevolkt" en neemt het de 28e plaats in. Het is een bestanddeel van ongeveer 22 verschillende mineralen, maar slechts 4 van hen zijn essentieel voor de winning ervan: scheeliet (bevat ongeveer 80% trioxide), wolframiet, ferberiet en hubneriet (ze bevatten elk 75-77%). De samenstelling van ertsen bevat meestal onzuiverheden, in sommige gevallen wordt een parallelle "extractie" van metalen zoals molybdeen, tin, tantaal, enz. Uitgevoerd. De grootste deposito's zijn in China, Kazachstan, Canada, de VS, er zijn ook in Rusland, Portugal, Oezbekistan.

Hoe komen ze eraan?

Vanwege de speciale eigenschappen, evenals het lage geh alte in de rotsen, is de technologie voor het verkrijgen van puur wolfraam behoorlijk gecompliceerd.

1. Magnetische scheiding, elektrostatische scheiding of flotatie om erts te verrijken tot een concentratie van 50-60% wolfraamoxide.
2. Isolatie van 99% oxide door chemische reacties met alkalische of zure reagentia en gefaseerde zuivering van het resulterende precipitaat.
3. Metaalreductie met koolstof of waterstof, output van het corresponderende metaalpoeder.
4. Productie van ingots of gepoederde briketten.

Een van de belangrijke fasen in de productie van metallurgische producten is poedermetallurgie. Het is gebaseerd op het mengen van vuurvaste metalen in poedervorm, het persen en vervolgens sinteren. Op deze manier wordt een groot aantal technologisch belangrijke legeringen verkregen, waaronder wolfraamcarbide, waarvan de toepassing voornamelijk wordt gevonden in de industriële productie van snijgereedschappen met verhoogd vermogen en duurzaamheid.

Fysische en chemische eigenschappen

Tungsten is een vuurvast en zwaar metaal van zilverkleur met een op het lichaam gecentreerd kristalrooster.

• Smeltpunt - 3422 ˚С.
• Kookpunt - 5555 ˚С.
• Dichtheid - 19,25 g/cm3.

Het is een goede geleider van elektrische stroom. Magnetiseert niet. Sommige mineralen (zoals scheeliet) zijn lichtgevend.

Bestand tegen zuren, agressieve stoffen bij hoge temperaturen, corrosie en veroudering. Wolfraam draagt ook bij aan de deactivering van de invloed van negatieve onzuiverheden in staal, de verbetering van de hittebestendigheid, corrosieweerstand en betrouwbaarheid. Het gebruik van dergelijke ijzer-koolstoflegeringen wordt gerechtvaardigd door hun produceerbaarheid en slijtvastheid.

Mechanische en technologische eigenschappen

Tungsten is een hard, duurzaam metaal. De hardheid is 488 HB, de treksterkte is 1130-1375 MPa. Als het koud is, is het geen plastic. Bij een temperatuur van 1600 ˚С neemt de plasticiteit toe tot een toestand van absolute gevoeligheid voor drukbehandeling: smeden, walsen, trekken. Het is bekend dat 1 kg van dit metaal het mogelijk maakt om een draad te produceren met een totale lengte van maximaal 3 km.

Bewerking is moeilijk vanwege overmatige hardheid enbreekbaarheid. Voor boren, draaien, frezen worden hardmetalen wolfraam-kob altmaterialen gebruikt, gemaakt door poedermetallurgie. Minder vaak, bij lage snelheden en speciale omstandigheden, worden gereedschappen gebruikt die zijn gemaakt van gelegeerd wolfraamstaal met hoge snelheid. Standaard snijprincipes zijn niet van toepassing, omdat de apparatuur extreem snel verslijt en het verwerkte wolfraam scheurt. De volgende technologieën worden toegepast:

1. Chemische behandeling en impregnatie van de oppervlaktelaag, inclusief het gebruik van zilver hiervoor.
2. Verwarming van het oppervlak met behulp van ovens, een gasvlam, een elektrische stroom van 0,2 A. De toelaatbare temperatuur waarbij er een lichte toename van de plasticiteit is en dienovereenkomstig het snijden verbetert, is 300-450 ˚С.
3. Tungsten snijden met smeltbare materialen.

Slijpen en slijpen moet worden uitgevoerd met diamant- en elborgereedschap, minder vaak korund.

Lassen van dit vuurvaste metaal wordt voornamelijk uitgevoerd onder invloed van een elektrische boog, wolfraam- of koolstofelektroden in een afscherming van inert gas of vloeistof. Contactlassen is ook mogelijk.

Dit specifieke chemische element heeft kenmerken waardoor het zich onderscheidt van de rest. Het wordt bijvoorbeeld gekenmerkt door een hoge hittebestendigheid en slijtvastheid, het verbetert de kwaliteit en snij-eigenschappen van gelegeerde wolfraamhoudende staalsoorten, en het hoge smeltpunt maakt het mogelijk om filamenten voor gloeilampen en elektroden voor het lassen te produceren.

Toepassing

Zeldzaamheid, ongebruikelijkheid en belang bepalen het wijdverbreide gebruik in moderne technologie van een metaal genaamd Tungsten - wolfraam. Eigenschappen en toepassing rechtvaardigen de hoge kosten en vraag. Hoog smeltpunt, hardheid, sterkte, hittebestendigheid en weerstand tegen chemische aantasting en corrosie, slijtvastheid en snijeigenschappen zijn de belangrijkste troeven. Gebruiksgevallen:

1. Filamenten.
2. Leren van staal om met hoge snelheid slijtvaste, hittebestendige en hittebestendige ijzer-koolstoflegeringen te verkrijgen, die worden gebruikt voor de productie van boren en ander gereedschap, ponsen, veren en veren, rails.
3. Productie van "gepoederde" harde legeringen, voornamelijk gebruikt als zeer slijtvast snij-, boor- of persgereedschap.
4. Elektroden voor TIG- en weerstandslassen.
5. Productie van onderdelen voor röntgen- en radiotechniek, diverse technische lampen.
6. Speciale lichtgevende verven.
7. Draad en onderdelen voor de chemische industrie.
8. Diverse praktische kleine dingen, bijvoorbeeld jigs om te vissen.

Verschillende legeringen die wolfraam bevatten winnen aan populariteit. De omvang van dergelijke materialen is soms verrassend - van zware engineering tot lichte industrie, waar stoffen met speciale eigenschappen (bijvoorbeeld brandwerend) worden gemaakt.

Er zijn geen universele materialen. Elk bekend element en gemaakte legeringen onderscheiden zich door hun uniciteit en noodzaak voor bepaalde gebieden van het leven en de industrie. Sommige hebben echter speciale eigenschappen die voorheen onhaalbare processen mogelijk maken. Een van die metalen is wolfraam. De toepassing ervan is niet breed genoeg, zoals staal, maar elk van de opties is buitengewoon nuttig en noodzakelijk voor de mensheid.