Волфрам - какъв метал? Свойства и приложения

Един от най-често срещаните химични елементи е волфрамът. Той е обозначен със символа W и има атомно число - 74. Волфрамът принадлежи към групата метали с висока износоустойчивост и точка на топене. В периодичната система на Менделеев той е в 6-та група, има сходни свойства с "съседите" - молибден, хром.

Откриване и история

През XVI век такъв минерал е известен като вълфрам. Интересно беше, че при топенето на калай от руда, пяната се превръща в шлака и, разбира се, засяга производството. Оттогава волфрамът се нарича "вълчи пяна" (с него. Вълк Рам). Името на минерала е преминало към самия метал.

Шведският химик Шееле през 1781 г. обработва азотна киселина Шелитетски метал. В хода на експеримента той произвежда жълт тежък камък - волфрамов оксид (VI). Две години по-късно братята Елуард (испански химици) са получили чист волфрам от саксонския минерал.

Този елемент и неговите руди се добиват в Португалия, Боливия, Южна Корея, Русия, Узбекистан, а най-големите резерви са открити в Канада, САЩ, Казахстан и Китай. Само 50 тона от този елемент се добиват годишно, така че е скъпо. Нека разгледаме по-подробно какъв метал е волфрам.

Свойства на елемент

Както бе споменато по-рано, волфрамът е един от най-огнеупорни метали. Има блестящ светлосив цвят. Точката на топене е 3422 ° C, а температурата на кипене е 5555 ° C, чистата плътност е 19,25 g / cm ³ , а твърдостта е 488 kg / mm². Това е едно от най-тежките метали притежаващи висока устойчивост на корозия. Той е практически неразтворим в сярна, солна и флуороводородна киселина, но бързо реагира с водороден пероксид. Какъв вид метален волфрам, ако не реагира с разтопен алкал? Реагира с натриев хидроксид и кислород, той образува две съединения - натриев волфрамат и обикновена вода Н2О. Интересното е, че с покачването на температурата, волфрамът се самонагрява, тогава процесът е много по-активен.

Получаване на волфрам

На въпроса към коя група метали принадлежи волфрамът, може да се отговори, че той попада в категорията на редки елементи като рубидий и молибден. А това, от своя страна, означава, че то се характеризира с производство в малък мащаб. Освен това, такъв метал не се получава чрез редукция от суровини, а първо се преработва в химически съединения. Как е производството на редки метали?

1. Необходимият елемент се изолира от рудния материал и се концентрира в разтвор или утайка.
2. Следващата стъпка става чист химикал съединение чрез пречистване.
3. От полученото вещество се извлича чист рядък метал - волфрам.

За обогатяване на рудата чрез гравитационно, флотационно, магнитно или електростатично разделяне. Резултатът е концентрат, който съдържа 55-65% волфрамов анхидрид WO ₃ . За да се получи прах, той се редуцира, използвайки водород или въглерод. За някои продукти процесът на получаване на стоката приключва там. Така, волфрамът се използва за приготвяне на твърди сплави.

Персонал за производство

Вече разбрахме какъв метал е волфрам, а сега ще разберем в какъв вид е направен. Компактни слитъци - пръти са изработени от прахообразна смес. За тази цел се използва само прахът, който е редуциран с водород. Те се правят чрез пресоване и синтероване. Оказва се, че са доста издръжливи, но крехки слитъци. С други думи, те са лошо подправени. За да се подобри това технологично свойство, грейките се подлагат на високотемпературна обработка. От този продукт направете още един асортимент.

Волфрамови пръчки

Разбира се, това е един от най-често срещаните видове продукти, произведени от този метал. Какъв вид волфрам се използва за тях? Това са описаните по-горе пръти, които са изковани върху ротационна машина за коване. Важно е да се отбележи, че процесът протича в нагрято състояние (1450-1500 ° С). Получените пръчки се използват в различни индустрии. Например, за производството на електроди за заваряване. В допълнение, волфрамови пръчки са широко използвани в нагреватели. Те работят в пещи при температури до 3000 ° С във вакуум, инертен газ или водород. Прътовете могат да се използват и като катоди на електронни и газоразрядни устройства, радио-тръби.

Интересното е, че самите електроди не се консумират и затова по време на заваряване се изисква подаване на материал (тел, пръчка). Когато се разтопи с материала, който се заварява, той създава заваръчна вана. Тези електроди обикновено се използват за заваряване на цветни метали.

Волфрам и тел

Тук е друг вид широко разпространен продукт. Волфрамовата тел е изработена от ковани пръти, които преди това сме разглеждали. Чертежът се извършва с постепенно намаляване на температурата от 1000 ° С до 400 ° С. След това почистете продукта чрез отгряване, електролитно полиране или електролитно ецване. Тъй като волфрамът е огнеупорен метал, тел се използва в резистентни елементи в отоплителни пещи при температури до 3000 ° C. От него са изработени термоелектрически преобразуватели, както и спирали от лампи с нажежаема жичка, нагреватели и много други.

Волфрамови съединения с въглерод

Волфрамовите карбиди се считат за много важни от практическа гледна точка. Те се използват за направата твърди сплави. Съединенията с въглерод имат положителен коефициент на електрическо съпротивление и добра проводимост на метала. Волфрамовите карбиди се образуват от два вида: WC и W ₂ C. Те се различават по поведението си в киселини, както и по разтворимост в други съединения с въглерод.

На базата на волфрамови карбиди се правят два вида твърди сплави: синтеровани и отливки. Последните се получават от прахообразно съединение и карбид с дефицит С (по-малко от 3%) чрез леене. Вторият тип е направен от монокарбидна волфрамова тоалетна и циментиращи метални връзки, които могат да бъдат никел или кобалт. Синтерованите сплави се получават само чрез праховата металургия. Циментиращият метален прах и волфрамов карбид се смесват, пресоват и синтерат. Такива сплави имат висока якост, твърдост, износоустойчивост.

В съвременната металургична индустрия те се използват за рязане на метал и за производство на сондажни инструменти. Една от най-често срещаните сплави са VK6 и VK8. Използват се за производство на ножове, фрези, свредла и други режещи инструменти.

Обхватът на волфрамовите карбиди е доста обемно. Така че, те се използват за производството на:

• снаряди за пробиване на броня;
• Части за двигатели, самолети, космически кораби и ракети;
• оборудване в ядрената промишленост;
• хирургически инструменти.

На Запад волфрамови карбиди са особено широко използвани в бижутерията, по-специално за производството на брачни халки. Металът изглежда красив, естетичен, лесен за работа.

Това е така, защото те са изключително устойчиви на износване. За да се издраска такъв продукт ще трябва да положат много усилия. Дори и след няколко години, пръстенът ще изглежда като нов. Тя няма да избледнее, релефният модел няма да се повреди, а полираната част няма да загуби блясъка си.

Волфрам и рений

Сплавта на тези два елемента е доста широко използвана за производството на високотемпературни термодвойки. Волфрам - какъв метал? Подобно на рений, той е устойчив на топлина метал, а легирането на елементите намалява това свойство. Но какво, ако вземете две практически идентични вещества? Тогава тяхната точка на топене няма да намалее.

Ако като добавка се използва рений, ще има повишаване на топлинната устойчивост и еластичността на волфрама. Тази сплав се произвежда чрез топене в праховата металургия. Термодвойките, изработени от тези материали, са устойчиви на топлина и могат да измерват температури над 2000 ° C, но само в инертна среда. Разбира се, тези продукти са скъпи, защото за една година добиват само 40 тона рений и само 51 тона волфрам.