Tungstenul diferă de toate celelalte metale prin gravitație, duritate și refracție. Densitatea tungstenului este aproape de două ori mai mare decât cea a plumbului, mai exact de 1,7 ori. În funcție de refracție și duritate, tungstenul și aliajele sale ocupă cele mai înalte locuri printre metale. Tungstenul tehnic pur se topește la 3380 ° C și fierbe numai la 5900 ° C. Această temperatură este pe suprafața Soarelui!
Și "regele refractării" pare destul de obișnuit. Culoarea tungstenului depinde în mare măsură de metoda de producție.
Tungstenul tămâiat este un metal gri strălucitor, cel mai reminscent de platină. Tungsten pulbere - gri, gri închis și chiar negru.
Aproape cu toate metalele, aliajele de tungsten formează. Dintre toate aliajele de tungsten, oțelurile care conțin tungsten au devenit cele mai importante.
Oțelurile din oțeluri de tungsten se duc la producția de armături cisternă, cochilii de torpile și coji, cele mai importante părți ale aeronavelor și motoarelor.
Instrumentul, realizat din oțel tungsten, poate rezista la vitezele enorme ale proceselor de prelucrare a metalelor cele mai intense. Viteza de tăiere a unei astfel de scule este măsurată în zeci de metri pe secundă.
La începutul secolului al XX-lea, filamentul de wolfram a fost folosit în becurile electrice: face posibilă aducerea strălucirii la 2200 ° C. În această calitate, tungstenul este absolut indispensabil astăzi. Acest lucru se datorează două proprietăți: refractarea și plasticitatea. De la un kilogram de tungsten, un fir de 3,5 km lungime este scos, ceea ce este suficient pentru a face filamente de filamente de 23 de mii de 60-watt bulbi.
Wolframium (W. Wolframium), W, element chimic al grupului VI al sistemului periodic Mendeleyev, numărul serial 74, masa atomică 183,85.
tungsten naturală constă dintr-un amestec de cinci izotopi stabili cu numere de masă 180, 182, 183, 184 și 186. Tungsten a fost descoperit și izolat sub formă de WO3 oxid tungstic in 1781 de chimistul suedez Scheele mineral K. tungstena, scheelite mai târziu numit.
În 1783, chimiștii spanioli ai fraților D'Eluill au izolat WO3 din mineralul de wolframită și, după ce au restaurat WO3 cu carbon, au primit pentru prima dată metalul în sine, pe care l-au numit tungsten.
wolframite Mineral era cunoscut Agricola (16 in.) și a numit-o «Lupi Spuma» - spumă de lup (Wolf-l -. Wolf, Rahm - spumă), datorită faptului că tungsten este însoțită întotdeauna minereurile de staniu, a interferat cu topirea staniu, traducându-l în spumă de zgură ( „mănâncă staniu ca o oaie lup“). În SUA și alte câteva țări ca un element numit „tungsten“ (suedeză - piatră grea).
Tungsten pentru o lungă perioadă de timp nu a găsit aplicații industriale. Numai în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. a început să studieze efectul aditivilor de tungsten asupra proprietăților oțelului.
În condiții obișnuite, tungstenul este stabil din punct de vedere chimic. La 400-500 ° C, metalul este puternic oxidat în aer în WO3. Vaporii de apă o oxidează intensiv de peste 600 ° C până la WO2.
Halogeni, sulf, carbon, siliciu, bor interactioneaza cu acest metal la temperaturi ridicate (fluor cu tungsten pulbere - la temperatura camerei). Cu hidrogen, tungstenul nu reacționează până la punctul de topire; cu azot peste 1500 ° C formează o nitrură.
În condiții normale, tungstenul este rezistent la acizii clorhidric, sulfuric, nitric și fluorhidric, precum și la vodca regală; la 100 ° C interacționează slab cu ei; se dizolvă rapid într-un amestec de acizi fluorhidrici și azotați. În soluțiile de alcalii, când se încălzește, tungstenul se dizolvă ușor, în timp ce în alcalii topite, cu aer sau în prezența agenților oxidanți, rapid; formând astfel stăpâni.
În compușii tungstenul prezintă o valență de 2 până la 6, compușii cei mai stabili sunt valența mai mare.
Tungstenul formează patru oxizi: cel mai mare este trioxidul de WO3 (anhidrida de wolfram), cel mai mic este WO2 și doi intermediari W10O29 și W4O11. Anhidrida de tungsten este o pulbere cristalină de culoare galben-lămâie, care se dizolvă în soluții alcaline cu formarea de stingați. Când este redus de hidrogen, se formează succesiv oxiduri inferioare și tungsten. Acidul wolfram corespunde acidului tungstic H2 WO4 este o pulbere galbenă, practic insolubilă în apă și în acizi. Atunci când interacționează cu soluții de alcalii și amoniac, se formează soluții de stingaceți. La 188 ° C H2, WO4 scindează apa pentru a forma WO3. Cu clorul, tungstenul formează o serie de cloruri și oxicloride. Cel mai important dintre ele: WCl6 (cu punct de topire 275 ° C, TKIP 348 ° C) și WO2 Cl2 (cu punct de topire 266 ° C, peste 300 ° C sublimează). Acestea sunt obținute prin acțiunea clorului pe anhidrida de wolfram în prezența cărbunelui. Cu sulf, tungstenul formează două sulfuri WS2 și WS3. Carburi de wolfram WC (cu punct de topire 2900 ° C) și W2 C (punct de topire 2750 ° C) -, compuși refractari dure care sunt obținute prin reacția tungsten cu carbon la 1000-1500 ° C,
Materiile prime pentru producerea de tungsten sunt concentratele de wolframit și scheelit (50-60% WO3). Concentrațiile direct miroase ferrovolfram (aliaj de fier cu 65-80% tungsten), utilizat în producția de oțel. Pentru a produce tungsten, aliajele sale și compușii din concentrat, este izolată anhidrida de tungsten. În industrie, se utilizează mai multe metode de preparare a WO3. Concentrațiile de schelet se descompun în autoclave cu o soluție de sodă la 180-200 ° C (se obține o soluție tehnică de tungstate de sodiu) sau acid clorhidric (se obține acidul tungstic tehnic):
Wolframite concentrate descompus cu sodă sau sinterizare, la 800-900 ° C, urmată de percolare Na2 apă WO4, sau prin tratare cu încălzire cu soluție de hidroxid de sodiu. La descompunere, agenți alcalini (hidroxid de sodiu sau carbonat de sodiu), soluție WO4 Na2 a fost format. contaminate cu impurități. După ce sunt separați de soluție, se recuperează H2W4. (Pentru o mai grosier, ușor filtrabil și spălate mai întâi precipitarea soluției WO4 Na2 a fost precipitat CaWO4. Care este apoi descompus cu acid clorhidric.) Uscate H2 WO4 conține 0,2-0,3% impurități. Calcinarea lui H2 WO4 la 700-800 ° C produce WO3. și deja din el - aliaje solide. Pentru producția de metal WO4 tungsten H2 metodă suplimentară de amoniac purificată - dizolvarea în amoniac și cristalizarea parawolframat de amoniu 5 (NH4) 2 O · 12WO3 · n H2O calcinarea acestei sări dă WO3 pură.
Pulberea de tungsten este obținută prin reducerea lui WO3 cu hidrogen (și în producerea aliajelor dure - de asemenea cu carbon) în cuptoare electrice tubulare la 700-850 ° C. Metalul compact este obținut din pulbere prin metoda cermetă, adică prin presarea în forme de oțel la o presiune de 3-5 t / cm2 și prin tratarea termică a preformelor de sticlă presate. Ultima etapă de tratare termică - încălzirea la aproximativ 3000 ° C se realizează în aparate speciale prin trecerea curentului electric direct prin stivă într-o atmosferă de hidrogen. Ca urmare, se obține tungsten, care este bine adaptat la tratamentul sub presiune (forjare, tragere, laminare etc.) atunci când este încălzit. Tungstenul monocristal este obținut din stive prin metoda topirii zonei cu fascicul de electroni fără creuzet.
Tungsten este utilizat pe scară largă sub formă de metal pur și într-un număr de aliaje, dintre care cele mai importante sunt oțelurile aliate, aliajele dure pe bază de carbură de tungsten, aliaje rezistente la uzură și temperaturi ridicate. Tungstenul face parte dintr-o serie de aliaje rezistente la uzură utilizate pentru a acoperi suprafețele pieselor de mașină (supape ale motoarelor de aeronave, lame de turbine etc.). În tehnica aviației și a rachetelor, se utilizează aliaje de tungsten la temperaturi ridicate cu alte metale refractare. Refractorizarea și presiunea scăzută a vaporilor la temperaturi ridicate îl fac irelevanți pentru filamentele de lămpi electrice și, de asemenea, pentru fabricarea de piese ale aparatelor electrovacuate din domeniul electronicii radio și echipamentelor cu raze X. Mai mulți compuși chimici de tungsten sunt utilizați în diverse domenii ale tehnologiei, de exemplu, Na2 WO4 (în industria vopselelor și textilelor), WS2 (catalizator în sinteza organică, lubrifiant solid eficient pentru părțile de frecare).
Tugopl și alte metale. prin clasificare tehnică - metale, topind la o temperatură de peste 1650-1700 ° C Acestea includ titan Ti, zirconiu Zr, hafniu Hf (grupa IV a sistemului periodic), vanadiu V, niobiu Nb, tantal Ta (grupa V), crom Cr, molibden Mo, tungsten W (grupa VI), reniu Re (VII grup ). Toate aceste elemente (cu excepția crom) sunt metale rare, a Re - metale rare pentru a difuza. punct de topire ridicat, de asemenea, caracterizate prin metale din grupa platinei și toriu, dar acestea nu sunt de clasificare tehnice relevante pentru metale refractare.
Metale refractare au structura electronică similară a atomilor și sunt elemente de tranziție de la a fi finalizate obolochkami. Aceste legături interatomice sunt implicate nu numai exterioare s-electroni, dar si d-electroni, ceea ce determină o mai mare tăria legăturilor interatomice și ca o consecință, un punct de topire ridicat, rezistență mecanică, duritate și rezistență electrică. Metalele refractare au proprietăți chimice similare. Variația variabilă a acestor metale determină diversitatea compușilor lor chimici. Ele formează compuși solizi refractari metalici.
Carburile de wolfram și sunteți aliaje pe bază de tungsten. Pentru alierea metalelor utilizate (Mo, Re, Cu, Ni, Ag, etc.), Oxide (ThO2), carburilor (TDC) și alți compuși care sunt injectate în tungsten pentru a crește rezistența la temperatură ridicată, ductilitate (la temperaturi până la 500 ° C ), prelucrabilitate, precum și asigurarea complexului necesar de proprietăți fizice. aliaje de wolfram preparate prin metode de metalurgia pulberilor sau a componentelor de fuziune în cuptoare cu arc și-fascicul de electroni. În industrie se utilizează în principal aliaje metalo-ceramice. Conform structurii disting 3 grupe de tungsten aliaje de aliaje (soluții solide) pseudoalloys cu compușii și pseudoalloys cu metale.
Reniul într-o soluție solidă pe bază de W crește semnificativ plasticitatea la temperatură joasă și, în consecință, lucrabilitatea. Plasticitatea maximă este prezentată de aliajele de tungsten cu 20-28% Re. Cu o creștere suplimentară a conținutului Re, plasticitatea începe să scadă din nou datorită eliberării excesului # 963; - faza. În plus față de ductilitatea crescută, aliajele W-Re sunt rezistente la căldură. În ciuda faptului că reniul este un metal rar și scump, astfel de aliaje din anii '50. Secolul al XX-lea a început să fie utilizat în dispozitive electrovacuum (aliaje cu 5-30% Re) și ca materiale termocuplu destinate funcționării până la 2500 ° C.
Pseudoaliajele de tungsten cu Cu și Ag insolubile în acesta (introduse separat sau împreună într-o cantitate de 5 până la 40%) au o structură eterogenă constând din granule de W înconjurată de straturi intermediare Cu și Ag sau aliajul lor. Aceste materiale combină duritatea ridicată, rezistența la căldură, rezistența la uzură, rezistența la eroziune electrică inerentă tungstenului, cu conductivitate electrică și termică bună a Cu și Ag. Dintre acestea, sunt fabricate contacte electrice etc. Tungsten, impregnat cu Ag și Cu, este de asemenea utilizat la fabricarea motoarelor cu rachete. Structura apropiată de pseudoaliajele de tungsten cu cupru și argint are așa-numitele "aliaje grele" W cu 3-10% Ni și 2-5% Cu. Densitatea acestora după sinterizarea tăblițelor compacte ajunge la 18 g / cm3. "Aliajele grele" sunt folosite ca materiale pentru protecția împotriva radiațiilor gamma în radioterapie și în fabricarea containerelor pentru depozitarea preparatelor radioactive. Densitatea mare a "aliajelor grele" face posibilă aplicarea acestora în alte domenii (construcția de aeronave, aparatura de precizie etc.)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: