Tungsten (Wolfram): właściwości, produkcja, zastosowania i stopy

Co to jest wolfram?

Wolfram jest matowym srebrzystym metalem o najwyższej temperaturze topnienia jakiegokolwiek czystego metalu.

Znany również jako Wolfram, z którego element przyjmuje swój symbol, W, wolfram jest bardziej odporny na pękanie niż diament i jest znacznie twardszy niż stal. To unikalne właściwości ogniotrwałego metalu - jego wytrzymałość i odporność na wysokie temperatury - sprawiają, że idealnie nadaje się do wielu zastosowań komercyjnych i przemysłowych.

Nieruchomości:

• Symbol atomu: W
• Liczba atomowa: 74
• Kategoria elementu: Metal przejściowy
• Gęstość: 19,24 g / cm ³
• Temperatura topnienia: 6192 ° F (3422 ° C)
• Temperatura wrzenia: 10031 ° F (5555 ° C)
• Twardość Mohsa: 7,5

Produkcja:

Wolfram jest wydobywany głównie z dwóch rodzajów minerałów, wolframitu i scheelitu. Jednak recykling wolframu stanowi również około 30% globalnej podaży. Chiny są największym na świecie producentem metalu, dostarczając ponad 80% światowej podaży.

Po przetworzeniu i oddzieleniu rudy wolframu powstaje postać chemiczna, parawodaftan amonu (APT). APT może być ogrzewany wodorem z wytworzeniem tlenku wolframu lub będzie reagował z węglem w temperaturach powyżej 1925 ° F (1050 ° C) w celu wytworzenia metalu wolframowego.

Aplikacje:

Podstawową aplikacją Tungsten'a od ponad 100 lat jest żarówka w tradycyjnych żarówkach. Domieszkowany niewielkimi ilościami krzemianu potasu i glinu sproszkowany wolfram jest spiekany w wysokiej temperaturze w celu wytworzenia włókna drucianego, które znajduje się w centrum żarówek, które oświetlają miliony domów na całym świecie.

Ze względu na zdolność kształtu wolframu do zachowania kształtu w wysokich temperaturach, filamenty wolframowe są obecnie wykorzystywane również w wielu domowych zastosowaniach, w tym w lampach, reflektorach, elementach grzewczych w piecach elektrycznych, kuchenkach mikrofalowych, lampach rentgenowskich i lampach katodowych (CRTs) ) w monitorach komputerowych i telewizorach.

Tolerancja metalu na intensywne ciepło sprawia, że ​​idealnie nadaje się również do termoelementów i styków elektrycznych w elektrycznych piecach łukowych i urządzeniach spawalniczych. Aplikacje wymagające skoncentrowanej masy lub ciężaru, takie jak przeciwwagi, obciążniki do połowów i rzutki, często wykorzystują wolfram ze względu na jego gęstość.

Węglik wolframu:

Węglik wolframu wytwarza się przez wiązanie jednego atomu wolframu z pojedynczym atomem węgla (reprezentowanym przez symbol chemiczny WC) lub dwoma atomami wolframu z pojedynczym atomem węgla (W2C). Odbywa się to poprzez ogrzewanie wolframu w proszku za pomocą węgla w temperaturach od 2550 ° F do 2900 ° F (1400 ° C do 1600 ° C) w strumieniu gazu wodorowego.

Zgodnie ze skalą twardości Moh'a (miara zdolności jednego materiału do zarysowania innej) węglik wolframu ma twardość 9,5, tylko nieznacznie niższą niż diament. Z tego powodu ten twardy związek jest spiekany, proces, który wymaga prasowania i ogrzewania proszku w wysokich temperaturach, w celu wytworzenia produktów używanych do obróbki skrawaniem i cięcia. Wynikiem tego są materiały, które mogą działać w warunkach wysokiej temperatury i naprężeń, takich jak wiertła, narzędzia tokarskie, frezy i amunicja do przekłuwania zbroi.

Spiekany węglik produkowany jest z połączenia węglika wolframu i sproszkowanego kobaltu i służy do produkcji odpornych na zużycie narzędzi, takich jak te stosowane w przemyśle wydobywczym.

Maszyna do drążenia tuneli, którą wykorzystano do wykopania tunelu pod kanałem łączącym Wielką Brytanię z Europą, została wyposażona w prawie 100 węglików spiekanych.

Stopy wolframu:

Metal wolframowy można łączyć z innymi metalami, aby zwiększyć ich wytrzymałość i odporność na zużycie i korozję . Stopy stali często zawierają wolfram dla tych korzystnych właściwości. Wiele szybkotnących stali - stosowanych w narzędziach do cięcia i obróbki, takich jak piły - zawiera około 18 procent wolframu.

Stopy ze stali wolframowej są również wykorzystywane do produkcji dysz silników rakietowych, które muszą mieć wysokie właściwości żaroodporne. Inne stopy wolframu to stellit (kobalt, chrom i wolfram), który jest stosowany w łożyskach i tłokach ze względu na swoją wytrzymałość i odporność na zużycie, oraz Hevimet, który jest wytwarzany przez spiekanie proszku ze stopu wolframu i jest stosowany w amunicji, beczkach dartowych i kluby golfowe.

Nadstopy wykonane z kobaltu, żelaza lub niklu , wraz z wolframem, mogą być używane do wytwarzania łopatek turbin dla samolotów.