Volframas: pritaikymas, savybės ir cheminės charakteristikos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Motina gamta praturtino žmoniją naudingais cheminiais elementais. Kai kurie iš jų yra paslėpti jo žarnyne ir yra palyginti nedideliais kiekiais, tačiau jų reikšmė yra labai reikšminga. Vienas iš jų yra volframas. Jis naudojamas dėl ypatingų savybių.

Istorija apie kilmę

XVIII amžius – periodinės lentelės atradimo amžius – tapo esminiu šio metalo istorijoje.

Anksčiau buvo pripažinta, kad egzistuoja tam tikra medžiaga, kuri yra mineralinių uolienų dalis, kuri neleido iš jų išsilydyti reikalingiems metalams. Pavyzdžiui, gauti alavo buvo sunku, jei rūdoje buvo toks elementas. Dėl lydymosi temperatūrų skirtumo ir cheminių reakcijų susidarė šlako putos, dėl kurių sumažėjo alavo išeiga.

VIII amžiuje metalą paeiliui atrado švedų mokslininkas Scheele ir ispanai broliai Eluardas. Tai įvyko dėl mineralinių uolienų – scheelito ir volframito – oksidacijos cheminių eksperimentų.

Įregistruota periodinėje elementų sistemoje pagal atominį numerį 74. Retas ugniai atsparus metalas su atominiukurio masė 183,84 yra volframas. Jis naudojamas dėl neįprastų savybių, atrastų jau XX amžiuje.

Kur ieškoti?

Pagal skaičių žemės gelmėse ji yra „retai apgyvendinta“ir užima 28 vietą. Tai yra apie 22 skirtingų mineralų komponentas, tačiau jo išgavimui būtini tik 4 iš jų: scheelitas (turi apie 80% trioksido), volframitas, ferberitas ir hubneritas (juose yra po 75-77%). Rūdų sudėtyje dažniausiai yra priemaišų, kai kuriais atvejais lygiagrečiai atliekami tokių metalų kaip molibdenas, alavas, tantalas ir kt. Didžiausi telkiniai yra Kinijoje, Kazachstane, Kanadoje, JAV, taip pat yra Rusijoje, Portugalijoje, Uzbekistane.

Kaip jie tai gauna?

Dėl ypatingų savybių, taip pat mažo kiekio uolienose gryno volframo gavimo technologija yra gana sudėtinga.

1. Magnetinis atskyrimas, elektrostatinis atskyrimas arba flotacija, siekiant praturtinti rūdą iki 50–60 % volframo oksido koncentracijos.
2. 99 % oksido išskyrimas cheminėmis reakcijomis su šarminiais arba rūgštiniais reagentais ir fazinis susidariusių nuosėdų valymas.
3. Metalo redukcija anglimi arba vandeniliu, atitinkamų metalo miltelių išeiga.
4. Litų arba miltelinių sukepinimo briketų gamyba.

Vienas iš svarbių metalurgijos gaminių gamybos etapų yra miltelinė metalurgija. Jis pagrįstas ugniai atsparių metalų miltelių maišymu, jų presavimu ir vėlesniu sukepimu. Tokiu būdu gaunama daug technologiškai svarbių lydinių, įskaitant volframo karbidą, kurio panaudojimas daugiausia randamas pramoninėje padidintos galios ir ilgaamžiškumo pjovimo įrankių gamyboje.

Fizikinės ir cheminės savybės

Volframas yra ugniai atsparus ir sunkusis sidabro spalvos metalas su į kūną orientuota kristaline gardele.

• Lydymosi temperatūra – 3422 ˚С.
• Virimo temperatūra – 5555 ˚С.
• Tankis – 19,25 g/cm3.

Tai geras elektros srovės laidininkas. Neįmagnetina. Kai kurie mineralai (pvz., scheelitas) yra liuminescenciniai.

Atsparus rūgštims, agresyvioms medžiagoms aukštoje temperatūroje, korozijai ir senėjimui. Volframas taip pat prisideda prie neigiamų plieno priemaišų poveikio deaktyvavimo, padidina jo atsparumą karščiui, atsparumą korozijai ir patikimumą. Tokių geležies ir anglies lydinių naudojimas pateisinamas dėl jų gamybos galimybių ir atsparumo dilimui.

Mechaninės ir technologinės savybės

Volframas yra kietas, patvarus metalas. Jo kietumas 488 HB, tempiamasis stipris 1130-1375 MPa. Kai š alta, ji nėra plastikinė. Esant 1600 ˚С temperatūrai, plastiškumas padidėja iki absoliutaus jautrumo slėginiam apdorojimui: kalimui, valcavimui, tempimui. Yra žinoma, kad iš 1 kg šio metalo galima pagaminti siūlą, kurio bendras ilgis yra iki 3 km.

Apdirbimas sunkus dėl per didelio kietumo irtrapumas. Gręžimui, tekėjimui, frezavimui naudojamos karbidinės volframo-kob alto medžiagos, pagamintos miltelių metalurgijos būdu. Rečiau, esant mažam greičiui ir ypatingomis sąlygomis, naudojami įrankiai, pagaminti iš greitojo legiruoto volframo plieno. Standartiniai pjovimo principai netaikomi, kadangi įranga itin greitai susidėvi, o apdorotas volframas trūkinėja. Taikomos šios technologijos:

1. Cheminis paviršinio sluoksnio apdorojimas ir impregnavimas, įskaitant sidabro naudojimą šiam tikslui.
2. Paviršiaus šildymas krosnelėmis, dujų liepsna, 0,2 A elektros srove. Leidžiama temperatūra, kuriai esant šiek tiek padidėja plastiškumas ir atitinkamai pagerėja pjovimas, yra 300–450 ˚С.
3. Volframo pjovimas lydosiomis medžiagomis.

Galąsti ir šlifuoti deimantiniais ir alkūniniais įrankiais, rečiau korundu.

Šio ugniai atsparaus metalo suvirinimas daugiausia atliekamas veikiant elektros lanku, volframo arba anglies elektrodais inertinių dujų arba skysčio ekrane. Galimas ir kontaktinis suvirinimas.

Šis konkretus cheminis elementas turi savybių, dėl kurių jis išsiskiria iš minios. Taigi, pavyzdžiui, pasižymintis dideliu atsparumu karščiui ir atsparumu dilimui, jis pagerina legiruotų plienų, kurių sudėtyje yra volframo, kokybę ir pjovimo savybes, o aukšta lydymosi temperatūra leidžia gaminti lemputes ir suvirinimo elektrodus.

Programa

Retumas, neįprastumas ir svarba lemia platų metalo, vadinamo volframu – volframu, naudojimą šiuolaikinėse technologijose. Savybės ir pritaikymas pateisina dideles išlaidas ir paklausą. Aukšta lydymosi temperatūra, kietumas, stiprumas, atsparumas karščiui ir atsparumas cheminiam poveikiui bei korozijai, atsparumas dilimui ir pjovimo savybės yra pagrindiniai jo koziri. Naudojimo atvejai:

1. Filaments.
2. Plieno legiravimas, siekiant gauti greitaeigius, dilimui, karščiui ir karščiui atsparius geležies ir anglies lydinius, kurie naudojami grąžtų ir kitų įrankių, perforatorių, spyruoklių ir spyruoklių gamybai, bėgiai.
3. „Miltelių“kietųjų lydinių, daugiausia naudojamų kaip labai atsparūs dilimui pjovimo, gręžimo ar presavimo įrankiai, gamyba.
4. Elektrodai TIG ir atspariam suvirinimui.
5. Rentgeno ir radiotechnikos dalių, įvairių techninių lempų gamyba.
6. Specialūs šviečiantys dažai.
7. Viela ir dalys chemijos pramonei.
8. Įvairios praktiškos smulkmenos, pavyzdžiui, džigai žvejybai.

Įvairūs lydiniai, kurių sudėtyje yra volframo, populiarėja. Tokių medžiagų apimtis kartais stebina – nuo sunkiosios inžinerijos iki lengvosios pramonės, kur gaminami ypatingų savybių (pavyzdžiui, atsparūs ugniai) audiniai.

Universalių medžiagų nėra. Kiekvienas žinomas elementas ir sukurti lydiniai išsiskiria savo išskirtinumu ir būtinumu tam tikroms gyvenimo ir pramonės sritims. Tačiau kai kurie iš jų turi ypatingų savybių, dėl kurių įmanomi anksčiau neįmanomi procesai. Vienas iš tokių metalų yra volframas. Jo pritaikymas nėra pakankamai platus, kaip ir plienas, tačiau kiekviena galimybė yra nepaprastai naudinga ir reikalinga žmonijai.