Tungsten: použití, vlastnosti a chemické vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Matka příroda obohatila lidstvo o užitečné chemické prvky. Některé z nich jsou ukryty v jejích útrobách a jsou obsaženy v relativně malém množství, jejich význam je však velmi významný. Jedním z nich je wolfram. Jeho použití je způsobeno jeho speciálními vlastnostmi.

Příběh o původu

XVIII století - století objevu periodické tabulky - se stalo zásadním v historii tohoto kovu.

Dříve byla akceptována existence určité látky, která je součástí minerálních hornin, což znemožňovalo vytavit z nich potřebné kovy. Například získat cín bylo obtížné, pokud ruda takový prvek obsahovala. Rozdíl teplot tání a chemické reakce vedly k tvorbě struskové pěny, která snížila množství výtěžku cínu.

V 8. století byl kov postupně objeven švédským vědcem Scheele a španělskými bratry Eluardem. Stalo se tak v důsledku chemických experimentů na oxidaci minerálních hornin - scheelitu a wolframitu.

Registrovaný v periodické soustavě prvků v souladu s atomovým číslem 74. Vzácný žáruvzdorný kov s atomems hmotností 183,84 je wolfram. Jeho použití je způsobeno neobvyklými vlastnostmi objevenými již během 20. století.

Kde hledat?

Pokud jde o počet v útrobách Země, je „řídce osídlená“a zaujímá 28. místo. Je součástí asi 22 různých minerálů, ale pouze 4 z nich jsou nezbytné pro jeho těžbu: scheelit (obsahuje asi 80 % trioxidu), wolframit, ferberit a hubnerit (každý obsahuje 75-77 %). Složení rud nejčastěji obsahuje nečistoty, v některých případech se provádí paralelní "těžba" takových kovů, jako je molybden, cín, tantal atd. Největší naleziště jsou v Číně, Kazachstánu, Kanadě, USA, dále v Rusku, Portugalsku, Uzbekistánu.

Jak to získají?

Vzhledem ke speciálním vlastnostem a také nízkému obsahu v horninách je technologie získávání čistého wolframu poměrně komplikovaná.

1. Magnetická separace, elektrostatická separace nebo flotace k obohacení rudy na 50-60% koncentraci oxidu wolframu.
2. Izolace 99% oxidu chemickými reakcemi s alkalickými nebo kyselými činidly a fázové čištění výsledné sraženiny.
3. Redukce kovů uhlíkem nebo vodíkem, výstup odpovídajícího kovového prášku.
4. Výroba ingotů nebo práškově spékaných briket.

Jednou z důležitých fází výroby hutních výrobků je prášková metalurgie. Je založena na míchání práškových žáruvzdorných kovů, jejich lisování a následném slinování. Tímto způsobem se získává velké množství technologicky důležitých slitin, včetně karbidu wolframu, jehož uplatnění nachází zejména v průmyslové výrobě řezných nástrojů se zvýšeným výkonem a životností.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Tungsten je žáruvzdorný a těžký kov stříbrné barvy s krystalickou mřížkou vycentrovanou na tělo.

• Bod tání - 3422 ˚С.
• Bod varu – 5555 ˚С.
• Hustota – 19,25 g/cm3.

Je to dobrý vodič elektrického proudu. Nemagnetizuje. Některé minerály (jako je scheelit) jsou luminiscenční.

Odolný vůči kyselinám, agresivním látkám při vysokých teplotách, korozi a stárnutí. Wolfram také přispívá k deaktivaci vlivu negativních nečistot v ocelích, zlepšení její tepelné odolnosti, odolnosti proti korozi a spolehlivosti. Použití takových slitin železa a uhlíku je odůvodněno jejich vyrobitelností a odolností proti opotřebení.

Mechanické a technologické vlastnosti

Tungsten je tvrdý, odolný kov. Jeho tvrdost je 488 HB, pevnost v tahu 1130-1375 MPa. Za studena to není plast. Při teplotě 1600 ˚С se plasticita zvyšuje do stavu absolutní náchylnosti k tlakovému zpracování: kování, válcování, tažení. Je známo, že 1 kg tohoto kovu umožňuje vyrobit závit o celkové délce až 3 km.

Obrábění je obtížné kvůli nadměrné tvrdosti akřehkost. Pro vrtání, soustružení, frézování se používají karbidové wolfram-kob altové materiály vyrobené práškovou metalurgií. Méně často se při nízkých rychlostech a speciálních podmínkách používají nástroje vyrobené z rychlořezné legované wolframové oceli. Standardní principy řezání nejsou použitelné, protože zařízení se extrémně rychle opotřebovává a zpracovávaný wolfram praská. Jsou použity následující technologie:

1. Chemické ošetření a impregnace povrchové vrstvy včetně použití stříbra k tomuto účelu.
2. Zahřívání povrchu pomocí pecí, plynového plamene, elektrického proudu 0,2 A. Přípustná teplota, při které dochází k mírnému zvýšení plasticity a tím se zlepšuje řezání, je 300-450 ˚С.
3. Řezání wolframem tavitelnými materiály.

Ostření a broušení by se mělo provádět pomocí diamantových a elborových nástrojů, méně často korundu.

Svařování tohoto žáruvzdorného kovu se provádí převážně působením elektrického oblouku, wolframových nebo uhlíkových elektrod v ochranném prostředí inertního plynu nebo kapaliny. Kontaktní svařování je také možné.

Tento konkrétní chemický prvek má vlastnosti, díky kterým vyčnívá z davu. Vyznačuje se například vysokou tepelnou odolností a odolností proti opotřebení, zlepšuje kvalitu a řezné vlastnosti legovaných ocelí obsahujících wolfram a její vysoký bod tání umožňuje vyrábět vlákna pro žárovky a elektrody pro svařování.

Aplikace

Vzácnost, nevšednost a důležitost určují široké použití v moderní technologii kovu zvaného Tungsten - wolfram. Vlastnosti a použití ospravedlňují vysoké náklady a poptávku. Vysoký bod tání, tvrdost, pevnost, tepelná odolnost a odolnost proti chemickému napadení a korozi, odolnost proti opotřebení a řezné vlastnosti jsou jeho hlavními trumfy. Případy použití:

1. Filaments.
2. legování ocelí za účelem získání vysokorychlostních, otěruvzdorných, žáruvzdorných a žáruvzdorných železo-uhlíkových slitin, které se používají k výrobě vrtáků a dalších nástrojů, razníků, pružin a pružin, kolejnice.
3. Výroba "práškových" tvrdých slitin, používaných hlavně jako řezné, vrtací nebo lisovací nástroje vysoce odolné proti opotřebení.
4. Elektrody pro TIG a odporové svařování.
5. Výroba dílů pro rentgenovou a radiotechniku, různé technické lampy.
6. Speciální svítivé barvy.
7. Drát a díly pro chemický průmysl.
8. Různé praktické drobnosti, například přípravky na rybaření.

Různé slitiny obsahující wolfram získávají na popularitě. Rozsah takových materiálů je někdy překvapivý - od těžkého strojírenství po lehký průmysl, kde se vyrábí tkaniny se speciálními vlastnostmi (například ohnivzdorné).

Neexistují žádné univerzální materiály. Každý známý prvek a vytvořené slitiny se vyznačují svou jedinečností a nezbytností pro určité oblasti života a průmyslu. Některé z nich však mají speciální vlastnosti, které umožňují dříve neproveditelné procesy. Jedním z takových kovů je wolfram. Jeho použití není dostatečně široké, jako ocel, ale každá z možností je nesmírně užitečná a nezbytná pro lidstvo.