Volframi: käyttö, ominaisuudet ja kemialliset ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Äiti luonto on rikastanut ihmiskuntaa hyödyllisillä kemiallisilla alkuaineilla. Jotkut niistä ovat piilossa sen suolistossa ja niitä on suhteellisen pieniä määriä, mutta niiden merkitys on erittäin merkittävä. Yksi näistä on volframi. Sen käyttö johtuu sen erityisominaisuuksista.

Alkuperätarina

XVIII vuosisadasta - jaksollisen järjestelmän löytämisen vuosisadasta - tuli perustavanlaatuinen tämän metallin historiassa.

Aiemmin hyväksyttiin tietyn aineen, joka on osa mineraalikiviä, olemassaolo, mikä esti tarvittavien metallien sulamisen niistä. Esimerkiksi tinan saaminen oli vaikeaa, jos malmi sisälsi tällaista alkuainetta. Sulamislämpötilan ero ja kemialliset reaktiot johtivat kuonavaahdon muodostumiseen, mikä vähensi tinan saantoa.

VIII vuosisadalla ruotsalainen tiedemies Scheele ja espanjalaiset veljekset Eluard löysivät metallin peräkkäin. Tämä tapahtui mineraalikivien - scheeliitin ja volframiitin - hapetusta koskevien kemiallisten kokeiden seurauksena.

Rekisteröity elementtien jaksolliseen järjestelmään atominumeron 74 mukaisesti. Harvinainen tulenkestävä metalli, jolla on atomijonka massa on 183,84, on volframia. Sen käyttö johtuu jo 1900-luvulla löydetyistä epätavallisista ominaisuuksista.

Mistä katsoa?

Maapallon suoliston lukumäärän perusteella se on "harvaan asuttu" ja on 28. sijalla. Se on noin 22 erilaisen mineraalin komponentti, mutta vain 4 niistä on välttämättömiä sen louhinnalle: scheeliitti (sisältää noin 80 % trioksidia), volframiitti, ferberiitti ja hubneriitti (kumpikin sisältää 75-77 %). Malmien koostumus sisältää useimmiten epäpuhtauksia, joissakin tapauksissa suoritetaan rinnakkainen "uutto" sellaisista metalleista kuin molybdeeni, tina, tantaali jne. Suurimmat talletukset ovat Kiinassa, Kazakstanissa, Kanadassa, Yhdysvalloissa, myös Venäjällä, Portugalissa, Uzbekistanissa.

Miten he saavat sen?

Erityisominaisuuksien ja kivien alhaisen pitoisuuden vuoksi puhtaan volframin valmistustekniikka on melko monimutkaista.

1. Magneettinen erotus, sähköstaattinen erotus tai vaahdotus malmin rikastamiseksi 50-60 % volframioksidipitoisuuteen.
2. 99 % oksidin eristäminen kemiallisilla reaktioilla emäksisten tai happamien reagenssien kanssa ja tuloksena olevan sakan vaiheittainen puhdistus.
3. Metallin pelkistys hiilellä tai vedyllä, vastaavan metallijauheen tuotanto.
4. Valanteiden tai jauhesintrattujen brikettien valmistus.

Yksi metallurgisten tuotteiden tuotannon tärkeimmistä vaiheista on jauhemetallurgia. Se perustuu jauhettujen tulenkestävien metallien sekoittamiseen, niiden puristamiseen ja myöhempään sintraamiseen. Tällä tavalla saadaan suuri määrä teknologisesti tärkeitä seoksia, mukaan lukien volframikarbidi, jonka käyttökohde löytyy pääasiassa tehostettujen ja kestävien leikkaustyökalujen teollisesta tuotannosta.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Volframi on tulenkestävä ja hopeanvärinen raskasmetalli, jossa on vartalokeskeinen kidehila.

• Sulamispiste - 3422 ˚С.
• Keehumispiste - 5555 ˚С.
• Tiheys - 19,25 g/cm3.

Se on hyvä sähkövirran johde. Ei magnetisoidu. Jotkut mineraalit (kuten scheeliitti) ovat luminoivia.

Kestää happoja, aggressiivisia aineita korkeissa lämpötiloissa, korroosiota ja ikääntymistä. Volframi auttaa myös vähentämään negatiivisten epäpuhtauksien vaikutusta teräksissä, parantamaan sen lämmönkestävyyttä, korroosionkestävyyttä ja luotettavuutta. Tällaisten rauta-hiiliseosten käyttö on perusteltua niiden valmistettavuuden ja kulutuskestävyyden vuoksi.

Mekaaniset ja tekniset ominaisuudet

Volframi on kova, kestävä metalli. Sen kovuus on 488 HB, vetolujuus 1130-1375 MPa. Kylmänä se ei ole muovia. 1600 ˚С lämpötilassa plastisuus kasvaa tilaan, jossa on absoluuttinen herkkyys painekäsittelylle: taonta, valssaus, veto. Tiedetään, että 1 kg tätä metallia mahdollistaa jopa 3 km:n kokonaispituuden langan valmistamisen.

Työstö on vaikeaa liiallisen kovuuden jahauraus. Poraukseen, sorvaukseen, jyrsintään käytetään kovametalli-volframi-kobolttimateriaaleja, jotka on valmistettu jauhemetallurgialla. Harvemmin alhaisilla nopeuksilla ja erityisolosuhteissa käytetään nopeasti seostetusta volframiteräksestä valmistettuja työkaluja. Vakioleikkausperiaatteet eivät sovellu, koska laitteet kuluvat erittäin nopeasti ja käsitelty volframi halkeilee. Käytetään seuraavia tekniikoita:

1. Pintakerroksen kemiallinen käsittely ja kyllästäminen, mukaan lukien hopean käyttö tähän tarkoitukseen.
2. Pinnan lämmitys uunien, kaasuliekin, 0,2 A:n sähkövirran avulla. Sallittu lämpötila, jossa plastisuus hieman kasvaa ja leikkaus paranee, on 300-450 ˚С.
3. Volframileikkaus sulavilla materiaaleilla.

Teroitus ja hionta tulisi tehdä timantti- ja kulmatyökaluilla, harvemmin korundilla.

Tämän tulenkestävän metallin hitsaus suoritetaan pääasiassa sähkökaaren, volframi- tai hiilielektrodien vaikutuksesta inertissä kaasu- tai nestesuojassa. Myös kontaktihitsaus on mahdollista.

Tällä tietyllä kemiallisella alkuaineella on ominaisuuksia, jotka erottavat sen joukosta. Esimerkiksi, jolle on ominaista korkea lämmönkestävyys ja kulutuskestävyys, se parantaa seostettujen volframia sisältävien terästen laatua ja leikkausominaisuuksia, ja sen korkea sulamispiste mahdollistaa hehkulamppujen ja hitsauselektrodien valmistamisen.

Hakemus

Harvinaisuus, epätavallisuus ja tärkeys määräävät volframi-volframi-nimisen metallin laajan käytön nykytekniikassa. Ominaisuudet ja sovellus oikeuttavat korkeat kustannukset ja kysynnän. Korkea sulamispiste, kovuus, lujuus, lämmönkestävyys ja kemiallisen hyökkäyksen ja korroosionkestävyys, kulutuskestävyys ja leikkausominaisuudet ovat sen tärkeimmät v alttikortit. Käyttötapaukset:

1. Filaments.
2. Terästen seostus nopeiden, kulutusta, lämmönkestäviä ja lämmönkestäviä rauta-hiiliseoksia saamiseksi, joita käytetään porien ja muiden työkalujen, meistien, jousien ja jousien valmistukseen, kiskot.
3. Jauheisten kovien metalliseosten valmistus, joita käytetään pääasiassa erittäin kulutusta kestävinä leikkaus-, poraus- tai puristustyökaluina.
4. Elektrodit TIG- ja vastushitsaukseen.
5. Osien valmistus röntgen- ja radiotekniikkaan, erilaiset tekniset lamput.
6. Erikoisvalomaalit.
7. Johdot ja osat kemianteollisuuteen.
8. Erilaisia käytännön pikkuasioita, esim. jigit kalastukseen.

Erilaiset volframia sisältävät seokset ovat yleistymässä. Tällaisten materiaalien laajuus on joskus yllättävää - raskaasta konepajateollisuudesta kevyeen teollisuuteen, jossa valmistetaan kankaita, joilla on erityisominaisuudet (esim. tulenkestäviä).

Yleisiä materiaaleja ei ole olemassa. Jokainen tunnettu alkuaine ja luodut seokset erottuvat ainutlaatuisuudestaan ja välttämättömyydestään tietyillä elämän ja teollisuuden aloilla. Joillakin niistä on kuitenkin erityisominaisuuksia, jotka mahdollistavat aiemmin mahdottomia prosesseja. Yksi tällainen metalli on volframi. Sen käyttöalue ei ole tarpeeksi laaja, kuten teräs, mutta jokainen vaihtoehto on erittäin hyödyllinen ja välttämätön ihmiskunnalle.