Вальфрам: прымяненне, ўласцівасці і хімічныя характарыстыкі

Прырода-маці ўзбагацілі чалавецтва карыснымі хімічнымі элементамі. Некаторыя з іх схаваны ў яе нетрах і ўтрымліваюцца ў адносна малой колькасці, але іх значэнне вельмі істотна. Адным з такіх з'яўляецца вальфрам. Ужыванне яго абумоўлена асаблівымі ўласцівасцямі.

Гісторыя паходжання

XVIII стагоддзе - стагоддзе адкрыцця табліцы Мендзялеева - стаў асноватворным і ў гісторыі гэтага металу.

Раней прымалася існаванне нейкага рэчывы, якое ўваходзіць у склад мінеральных парод, якое перашкаджала выплаўленні з іх патрэбных металаў. Да прыкладу, атрыманне волава было абцяжарана, калі ў рудзе утрымліваўся такі элемент. Рознасць тэмператур плаўлення і хімічныя рэакцыі прыводзілі да адукацыі шлаковой пены, што памяншала колькасць алавянага выхаду.

У VIII стагоддзі метал быў паслядоўна адкрыты шведскім навукоўцам Шэель і іспанцамі братамі Элюар. Адбылося гэта з прычыны хімічных эксперыментаў па акісленню мінеральных парод - шеелита і вольфрамита.

Зарэгістраваны ў перыядычнай сістэме элементаў у адпаведнасці з атамным нумарам 74. Рэдкі тугаплаўкі метал з атамнай масай 183,84 - гэта вальфрам. Ужыванне яго абумоўлена незвычайнымі ўласцівасцямі, адкрытымі ўжо на працягу XX стагоддзя.

Дзе шукаць?

Па колькасці ў нетрах зямлі ён з'яўляецца «малонаселяющим» і займае 28-е месца. З'яўляецца кампанентам каля 22 розных мінералаў, аднак істотнае значэнне для яго здабычы маюць толькі 4 з іх: Шэель (змяшчае каля 80% триоксида), вальфраму, Фербер і гюбнерит (маюць у складзе па 75-77% кожны). У складзе руд часцей за ўсё ўтрымліваюцца прымешкі, у некаторых выпадках вырабляецца паралельнае «выманне» такіх металаў, як малібдэн, волава, тантал і інш. Найбольшыя паклады знаходзяцца ў Кітаі, Казахстане, Канадзе, ЗША, таксама ёсць у Расіі, Партугаліі, Узбэкістане.

Як атрымліваюць?

У сувязі з асаблівымі ўласцівасцямі, а таксама малым утрыманнем у пародах, тэхналогія атрымання чыстага вальфраму досыць складаная.

1. Магнітная сепарацыі, электрастатычных сепарацыі або флотация з мэтай узбагачэння руды да 50-60% канцэнтрацыі вальфрамавага аксіду.
2. Вылучэнне 99% вокісу шляхам хімічных рэакцый са шчолачнымі або кіслотнымі рэагентамі і паэтапнага ачышчэння атрымоўванага асадка.
3. Аднаўленне металу з дапамогай газ альбо вадароду, выхад адпаведнага металічнага парашка.
4. Выраб зліткаў або парашковых спеченный брыкетаў.

Адным з важных этапаў атрымання металургічнай прадукцыі з'яўляецца парашковая металургія. Яна заснавана на змешванні порошкообразных тугаплаўкіх металаў, іх прэсаванні і наступным спяканні. Такім чынам атрымліваюць вялікая колькасць тэхналагічна важных сплаваў, у тым ліку карбід вальфраму, прымяненне якога знойдзена ў асноўным у прамысловай вытворчасці рэжучыя інструментаў падвышанай магутнасці і стойкасці.

Фізічныя і хімічныя ўласцівасці

Вальфрам - тугаплаўкі і цяжкі метал серабрыстага колеру з аб'ёмна-цэнтраваная крышталічнай кратамі.

• Тэмпература плаўлення - 3422 ˚С.
• Тэмпература кіпення - 5555 ˚С.
• Шчыльнасць - 19,25 г / см ^3.

З'яўляецца добрым правадніком электрычнага току. Не магніты. Некаторыя мінералы (напрыклад, Шэель) люмінесцэнтныя.

Стоек да ўплыву кіслот, агрэсіўных рэчываў у асяроддзі высокіх тэмператур, карозіі і старэння. Дэактывацыі ўплыву адмоўных прымешак ў сталі, паляпшэнню яе гарачатрывалага, каразійнай стойкасці і надзейнасці таксама спрыяе вальфрам. Ужыванне такіх железоуглеродистых сплаваў апраўдана іх тэхналагічнасцю і зносаўстойлівасцю.

Механічныя і тэхналагічныя ўласцівасці

Вальфрам - цвёрды, трывалы метал. Яго цвёрдасць складае 488 НВ, мяжа трываласці - 1130-1375 Мпа. У халодным стане ня пластычны. Пры тэмпературы 1600 ˚С павышаецца пластычнасць да стану абсалютнай згодлівасці да апрацоўкі ціскам: каванні, прокатке, валачэння. Вядома, што 1 кг гэтага металу дазваляе вырабляць нітка агульнай даўжынёй да 3 км.

Апрацоўка рэзаннем абцяжарана ў сілу празмернай цвёрдасці і далікатнасці. Для свідравання, тачэнне, фрэзеравання выкарыстоўваюцца цвёрдасплаўныя вольфрамокобальтовые матэрыялы, вырабленыя метадам парашковай металургіі. Радзей, пры нізкіх хуткасцях і асаблівых умовах, прымяняюцца інструменты з хуткарэзнай легаванай вольфрамсодержащей сталі. Стандартныя прынцыпы рэзкі непрыдатныя, так як абсталяванне надзвычай хутка зношваецца, а апрацоўваны вальфрам рэпаецца. Прымяняюцца наступныя тэхналогіі:

1. Хімічная апрацоўка і насычэнне павярхоўнага пласта, у тым ліку выкарыстанне з гэтай мэтай срэбра.
2. Нагрэў паверхні з дапамогай печаў, газавага полымя, электрычнага току сілай 0,2 А. Дапушчальная тэмпература, пры якой адбываецца некаторае павышэнне пластычнасці і, адпаведна, паляпшаецца рэзка, - 300-450 ˚С.
3. Рэзанне вальфраму з ужываннем лёгкаплаўкіх рэчываў.

Завострыванне і шліфаванне мэтазгодна праводзіць з дапамогай алмазных і эльборовых інструментаў, радзей - корундовых.

Зварка дадзенага тугаплаўкага металу вырабляецца ў асноўным пад дзеяннем электрычнай дугі, вальфрамавай або вугальных электродаў у асяроддзі інэртных газаў або вадкіх абарон. Таксама магчыма прымяненне кантактнай зваркі.

Гэты асаблівы хімічны элемент валодае характарыстыкамі, якія адрозніваюць яго ў агульнай масе. Так, да прыкладу, характарызуючыся высокай цеплаўстойлівасцю і зносаўстойлівасцю, ён павышае якасць і рэжучыя ўласцівасці легіраваных вольфрамсодержащих сталей, а высокая тэмпература плаўлення дазваляе вырабляць ніткі напалу для лямпачак і электроды для зваркі.

прымяненне

Рэдкасць, незвычайнасць і важнасць абумоўліваюць шырокае выкарыстанне ў сучаснай тэхніцы металу пад назвай Tungsten - вальфрам. Ўласцівасці і прымяненне апраўдваюць высокі кошт і запатрабаванасць. Высокія паказчыкі тэмпературы плаўлення, цвёрдасці, трываласці, цеплатрывалых і стойкасці да хімічных уздзеянняў і карозіі, зносаўстойлівасці і резальных асаблівасцяў - вось асноўныя яго козыры. Варыянты выкарыстання:

1. Ніткі напальвання.
2. Легіраванне сталей з мэтай атрымання хуткарэзнай, зносастойкіх, цеплатрывалых і гарачатрывалых железоуглеродистых сплаваў, якія знаходзяць прымяненне для вытворчасці свердзелаў і іншых інструментаў, пуансона, спружын і рысор, рэйка.
3. Выраб «парашковых» цвёрдых сплаваў, якія выкарыстоўваюцца ў асноўным у якасці асабліва зносастойкіх рэжучыя, буравых або прэсавага інструментаў.
4. Электроды для аргонодуговой і кантактнай зваркі.
5. Выраб дэталяў для рэнтгенаўскай і радыётэхнікі, розных тэхнічных лямпаў.
6. Спецыяльныя свецяцца фарбы.
7. Дрот і дэталі для хімічнай прамысловасці.
8. Розная практычная дробязь, да прыкладу, мармышкі для рыбалкі.

Набываюць папулярнасць розныя сплавы, у склад якіх уваходзіць вальфрам. Вобласць ужывання такіх матэрыялаў часам здзіўляе - пачынаючы ад цяжкага машынабудавання і заканчваючы лёгкай прамысловасцю, дзе вырабляюцца тканіны з адмысловымі ўласцівасцямі (напрыклад, вогнеўстойлівыя).

Універсальных матэрыялаў не існуе. Кожны вядомы элемент і створаныя сплавы адрозніваюцца сваёй унікальнасцю і неабходнасцю для пэўных сфер жыцця і прамысловасці. Аднак некаторыя з іх валодаюць адмысловымі ўласцівасцямі, якія робяць раней нежыццяўляльныя працэсы магчымымі. Адным з такіх металаў з'яўляецца вальфрам. Ужыванне яго недастаткова шырока, як у сталі, але кожны з варыянтаў гранічна карысны і неабходны чалавецтву.