Tamo gdje se primjenjuje volfram visoke gustoće. Gustoća volframa

Volfram također pripada skupini metala s visokim vatrostalnim svojstvima. U Švedskoj ga je otkrio kemičar po imenu Scheele. On je bio prvi koji je 1781. izolirao oksid nepoznatog metala iz minerala wolframite. Znanstvenik je uspio dobiti volfram u čistom obliku nakon 3 godine.

Opis

Volfram pripada skupini materijala koji se često koriste u raznim industrijama. On označeno slovom W a u periodnom sustavu ima serijski broj 74. Odlikuje se svijetlo sivom bojom. Jedna od njegovih karakterističnih osobina je visoka vatrostalnost. Talište volframa je 3380 stupnjeva Celzijusa. Ako to promatramo sa stajališta primjene, tada su najvažnije kvalitete ovog materijala:

• gustoća;
• temperatura taljenja;
• električni otpor;
• koeficijent linearnog širenja.

Prilikom izračunavanja njegovih karakterističnih svojstava potrebno je istaknuti visoko vrelište koje se nalazi na na razini od 5 900 stupnjeva Celzijusa... Druga značajka je niska brzina isparavanja. Nije visoka čak ni u temperaturnim uvjetima od 2000 stupnjeva Celzijusa. Za takvo svojstvo kao što je električna vodljivost, ovaj metal je 3 puta veći od uobičajene legure kao što je bakar.

Čimbenici koji ograničavaju uporabu volframa

Postoji nekoliko čimbenika koji ograničavaju uporabu ovog materijala:

• visoka gustoća;
• značajna sklonost krhkosti pri niskim temperaturama;
• niska otpornost na oksidaciju.

Po svom izgledu, volfram nalikuje konvencionalnom čeliku... Njegova glavna primjena uglavnom je povezana s proizvodnjom legura s visokim karakteristikama čvrstoće. Ovaj metal podliježe obradi, ali samo ako je prethodno zagrijan. Ovisno o odabranoj vrsti tretmana, zagrijavanje se vrši do određene temperature. Na primjer, ako je zadatak kovati šipke od volframa, tada se radni predmet mora prethodno zagrijati na temperaturu od 1450-1500 stupnjeva Celzijusa.

Već 100 godina volfram se ne koristi u komercijalne svrhe. Njegova uporaba u proizvodnji različitih tehnika bila je ograničena visokim talištem.

Početak njegove industrijske uporabe veže se za 1856., kada je prvi put korišten za legiranje razreda alata. Tijekom njihove proizvodnje sastavu je dodan volfram s ukupnim udjelom do 5%. Prisutnost ovog metala u sastavu čelika omogućila je povećanje brzine rezanja na tokarilicama od 5 do 8 m u minuti.

Razvoj industrije u drugoj polovici 19. stoljeća karakterizira aktivan razvoj industrije alatnih strojeva. Potražnja za opremom neprestano se povećavala svake godine, što je od proizvođača strojeva zahtijevalo da dobiju visokokvalitetne karakteristike strojeva, a osim toga povećali su i svoju radnu brzinu. Prvi poticaj za povećanje brzine rezanja bila je upotreba volframa.

Već početkom 20. stoljeća povećana je brzina rezanja do 35 metara u minuti... To je postignuto legiranjem čelika ne samo s volframom, već i s drugim elementima:

• molibden;
• krom;
• vanadij.

Nakon toga se brzina rezanja na strojevima povećala na 60 metara u minuti. No, unatoč tako visokim stopama, stručnjaci su shvatili da postoji prilika za poboljšanje ove karakteristike. Stručnjaci dugo nisu razmišljali koju metodu odabrati za povećanje brzine rezanja. Pribjegli su korištenju volframa, ali već u obliku karbida u savezu s drugim metalima i njihovim vrstama. Danas je uobičajeno rezati metal na strojevima od 2000 metara u minuti.

Kao i svaki materijal, volfram ima svoja posebna svojstva, zahvaljujući kojima je spadao u skupinu strateških metala. Gore smo već rekli da je jedna od prednosti ovog metala njegova visoka vatrostalnost. Zbog tog svojstva materijal se može koristiti za izradu filamenata.

Talište mu je na 2500 stupnjeva Celzijusa... Ali samo ova kvaliteta nije ograničena na pozitivna svojstva ovog materijala. Ima i drugih prednosti koje treba spomenuti. Jedan od njih je visoka čvrstoća demonstrirana u normalnim i visokim temperaturama. Na primjer, kada se željezo i slitine na njegovoj osnovi zagrijavaju na temperaturu od 800 stupnjeva Celzijusa, čvrstoća se smanjuje 20 puta. Pod istim uvjetima, čvrstoća volframa opada samo tri puta. U uvjetima od 1500 stupnjeva Celzijusa čvrstoća željeza je praktički svedena na nulu, no u volframu je na razini željeza pri običnim temperaturama.

Danas se 80% volframa proizvedenog u svijetu uglavnom koristi u proizvodnji visokokvalitetnog čelika. Više od polovice razreda čelika koje koriste strojogradnje sadrže volfram. Koriste ih kao svoj glavni materijal. za dijelove turbine, mjenjači, a takve materijale koriste i za proizvodnju kompresorskih strojeva. Strojni čelici koji sadrže volfram koriste se za proizvodnju osovina, zupčanika i jednodijelnog kovanog rotora.

Osim toga, koriste se za proizvodnju radilica, klipnjača. Dodavanjem volframa i drugih legirajućih elemenata u sastav čelika za strojogradnju povećava se njihova otvrdnjivost. Osim toga, moguće je dobiti sitnozrnatu strukturu. Uz to se povećavaju karakteristike kao što su tvrdoća i čvrstoća proizvedenih čelika za strojogradnju.

U proizvodnji legura otpornih na toplinu upotreba volframa jedan je od preduvjeta. Potreba za korištenjem ovog metala nastala je zbog činjenice da je on jedini koji može podnijeti značajna opterećenja pri visokim temperaturama koje prelaze vrijednost taljenja željeza. Volfram i spojevi na bazi ovog metala odlikuju se velikom čvrstoćom i dobrom elastičnošću. S tim u vezi oni su superiorniji od ostalih metala uključenih u skupinu vatrostalnih materijala.

Minusi

Međutim, nabrajajući prednosti volframa, ne može se ne primijetiti nedostaci koji su svojstveni ovom materijalu.

Volfram, koji se trenutno proizvodi, sadrži 2% torija. Ova legura se naziva torizirani volfram. Karakterizira ga vlačna čvrstoća 70 MPa na temperaturi od 2420 stupnjeva Celzijusa. Iako vrijednost ovog pokazatelja nije visoka, napominjemo da samo 5 metala, zajedno s volframom, ne mijenja svoje kruto stanje na takvoj temperaturi.

Ova skupina uključuje molibden, koji ima talište od 2625 stupnjeva. Drugi metal je tehnecij. Međutim, malo je vjerojatno da će se legure na njegovoj osnovi proizvoditi u bliskoj budućnosti. Renij i tantal u ovim temperaturnim uvjetima nisu jako izdržljivi. Stoga je volfram jedini materijal koji može pružiti dovoljnu čvrstoću pri visokim temperaturama. Iz razloga što je među rijetkim, ako postoji prilika da se zamijeni, tada proizvođači koriste alternativu.

Međutim, u proizvodnji pojedinih komponenti nema materijala koji bi mogli u potpunosti zamijeniti volfram. Na primjer, u proizvodnji žarnih niti električnih svjetiljki i anoda istosmjernih lučnih svjetiljki koristi se samo volfram jer jednostavno nema odgovarajućih zamjena. Također se koristi u proizvodnji elektroda za argonsko-elektrolučno i atomsko-vodikovo zavarivanje. Također, pomoću ovog materijala izrađuje se grijaći element koji se koristi u uvjetima od 2000 stupnjeva Celzijusa.

Primjena

Volfram i slitine na temelju njega naširoko se koriste u raznim industrijama. Koriste se u proizvodnji zrakoplovnih motora, koriste se u području raketiranja, kao i za proizvodnju svemirske tehnologije. U tim područjima, pomoću ovih legura, izrađuju se mlazne mlaznice i umetci kritičnih presjeka u raketnim motorima. Osim toga, takvi se materijali koriste kao osnovni materijali za izradu raketnih legura.

Proizvodnja legura od ovog metala ima jednu značajku koja je povezana s vatrostalnošću ovog materijala. Na visokim temperaturama mnogi metali mijenjaju svoje stanje i pretvoriti u plinove ili visoko hlapljive tekućine. Stoga se za dobivanje legura u kojima je prisutan volfram koriste metode metalurgije praha.

Takve metode uključuju prešanje smjese metalnih prahova, naknadno sinteriranje i njihovo dalje podvrgavanje elektrolučnom taljenju, provedeno u elektrodnim pećima. U nekim slučajevima, sinterirani prah volframa dodatno je impregniran tekućom otopinom nekog drugog metala. Tako se dobivaju pseudolegure volframa, bakra, srebra koje se koriste za kontakte u električnim instalacijama. U usporedbi s bakrom, trajnost takvih proizvoda je 6-8 puta veća.

Ovaj metal i njegove legure imaju velike izglede za daljnje proširenje područja primjene. Prije svega, valja napomenuti da, za razliku od nikla, ti materijali mogu djelovati na "vatrenim" granicama. Korištenje proizvoda od volframa umjesto nikla dovodi do povećanja radnih parametara elektrana. A to dovodi do povećanje učinkovitosti opreme... Osim toga, proizvodi na bazi volframa s lakoćom podnose teške uvjete. Stoga s pouzdanjem možemo ustvrditi da će volfram nastaviti voditi grupu takvih materijala u bliskoj budućnosti.

Volfram je također pridonio procesu poboljšanja električne žarulje sa žarnom niti. Do razdoblja 1898. u ovim su električnim rasvjetnim tijelima korištena ugljična vlakna.

• bilo je jednostavno za proizvodnju;
• njegova je proizvodnja bila jeftina.

Jedini nedostatak ugljene niti bio je taj doživotno imala je malu. Nakon 1898. godine, ugljične niti žarulja imale su konkurenta u obliku osmija. Počevši od 1903., tantal se koristio za proizvodnju električnih svjetiljki. Međutim, već 1906. volfram je zamijenio ove materijale i počeo se koristiti za proizvodnju žarnih niti za žarulje sa žarnom niti. Danas se također koristi u proizvodnji modernih žarulja.

Kako bi se ovom materijalu osigurala visoka otpornost na toplinu, na površinu metala nanosi se sloj renija i torija. U nekim slučajevima, volframova nit izrađena je s dodatkom renija. To je zbog činjenice da pri visokim temperaturama ovaj metal počinje isparavati, a to dovodi do činjenice da konac ovog materijala postaje tanji. Dodavanjem renija u sastav dolazi do peterostrukog smanjenja učinka isparavanja.

Danas se volfram aktivno koristi ne samo u proizvodnji elektrotehnike, već i razni vojno-industrijski proizvodi... Njegov dodatak čeliku za oružje pruža visoke performanse za ovu vrstu materijala. Osim toga, omogućuje vam poboljšanje karakteristika oklopne zaštite, kao i poboljšanje oklopnih projektila.

Zaključak

Volfram je jedan od traženih materijala koji se koristi u metalurgiji. Dodavanjem u sastav proizvedenih čelika povećava se njihova karakteristika. Postaju otporniji na toplinski stres, a osim toga raste temperatura taljenja, što je posebno važno za proizvode koji se koriste u ekstremnim uvjetima. na visokim temperaturama... Korištenje u proizvodnji različite opreme, proizvoda i elemenata, sklopova izrađenih od ovog metala ili legura na njegovoj osnovi, omogućuje vam poboljšanje karakteristika opreme i povećanje učinkovitosti njihovog rada.

Volfram- najotporniji metal. Samo nemetalni element, ugljik, ima višu točku taljenja. Kemijski otporan u standardnim uvjetima. Ime Wolframium preneseno je na element iz minerala wolframite, poznatog još u 16. stoljeću. zvana lat. Spuma lupi ("vučja pjena") ili on. Wolf Rahm ("krema od vuka", "krema od vuka"). Naziv je dobio zbog činjenice da je volfram, koji prati rude kositra, ometao taljenje kositra, pretvarajući ga u pjenu od troske ("proždire kositar kao vuk ovca").

Vidi također:

STRUKTURA

Kristal volframa ima kubnu rešetku usmjerenu na tijelo. Kristali volframa na hladnoći odlikuju se niskom plastičnošću, stoga u procesu prešanja praha praktički praktično ne mijenjaju svoj osnovni oblik i veličinu, a do sabijanja praha dolazi uglavnom relativnim kretanjem čestica.

U kubičnoj ćeliji volframa usmjerenoj prema tijelu atomi se nalaze na vrhovima i u središtu ćelije, t.j. po stanici postoje dva atoma. BCC struktura nije najbliže pakiranje atoma. Faktor kompaktnosti je 0,68. Svemirska skupina volframa Im3m.

SVOJSTVA

Volfram je sjajni svijetlosivi metal s najvišim dokazanim točkama taljenja i vrenja (pretpostavlja se da je seaborgium još vatrostalniji, ali zasad se to ne može čvrsto ustvrditi - životni vijek seborgija je vrlo kratak). Talište - 3695 K (3422 ° C), vri na 5828 K (5555 ° C). Gustoća čistog volframa je 19,25 g / cm³. Posjeduje paramagnetska svojstva (magnetska osjetljivost 0,32 · 10-9). Brinellova tvrdoća 488 kg / mm², električni otpor pri 20 ° C - 55 · 10−9 Ohm · m, pri 2700 ° C - 904 · 10−9 Ohm · m. Brzina zvuka u žarenom volframu je 4290 m / s. To je paramagnetik.

Volfram je jedan od najtežih, najtvrđih i vatrostalnih metala. U svom čistom obliku, to je srebrno-bijeli metal, sličan platini, na temperaturi od oko 1600 ° C dobro se može kovati i može se uvući u tanku nit.

REZERVE I PROIZVODNJA

Clarke volframa u zemljinoj kori iznosi (prema Vinogradovu) 1,3 g / t (0,00013% po sadržaju u zemljinoj kori). Njegov prosječni sadržaj u stijenama, ppm: ultrabazni - 0,1, bazični - 0,7, srednji - 1,2, kiseli - 1,9.

Postupak dobivanja volframa prolazi kroz podfazu odvajanja WO 3 trioksida od rudnih koncentrata i kasnije redukciju u metalni prah s vodikom na temperaturi od oko 700 ° C. Zbog visokog tališta volframa, metode metalurgije praha koriste se za dobivanje kompaktnog oblika: dobiveni prah se preša, sinterira u vodikovoj atmosferi na temperaturi od 1200-1300 ° C, zatim kroz njega prolazi električna struja. Metal se zagrijava na 3000 ° C, dok dolazi do sinterovanja u monolitni materijal. Zonsko taljenje koristi se za naknadno pročišćavanje i dobivanje monokristalnog oblika.

PODRIJETLO

Volfram se u prirodi javlja uglavnom u obliku oksidiranih kompleksnih spojeva koje tvori volframov trioksid WO 3 s oksidima željeza i mangana ili kalcija, a ponekad i olovom, bakrom, torijumom i elementima rijetkih zemalja. Od industrijske važnosti su wolframite (željezo i mangan volframat nFeWO 4 * mMnWO 4 - ferberite i hubnerit, respektivno) i šeelit (kalcijev volframat CaWO 4). Minerali volframa obično su ugrađeni u granitne stijene, pa je prosječna koncentracija volframa 1-2%.

Najveće rezerve su u Kazahstanu, Kini, Kanadi i Sjedinjenim Državama; poznata su i nalazišta u Boliviji, Portugalu, Rusiji, Uzbekistanu i Južnoj Koreji. Svjetska proizvodnja volframa iznosi 49-50 tisuća tona godišnje, uključujući 41 u Kini, 3,5 u Rusiji; Kazahstan 0,7, Austrija 0,5. Glavni izvoznici volframa: Kina, Južna Koreja, Austrija. Glavni uvoznici: SAD, Japan, Njemačka, Velika Britanija.
U Armeniji i drugim zemljama postoje i nalazišta volframa.

PRIJAVA

Vatrostalnost i duktilnost volframa čini ga neophodnim za vlakna u rasvjetnim tijelima, kao i za cijevi za slike i druge vakuumske cijevi.
Zbog svoje velike gustoće, volfram je osnova teških legura, koje se koriste za protuutege, oklopna jezgra podkalibra i strijelaste pernate granate topničkih topova, jezgre oklopnih metaka i ultra velike brzine žiroskopski rotori za stabilizaciju leta balističkih projektila (do 180 tisuća o / min).

Volfram se koristi kao elektrode za argonsko zavarivanje. Legure koje sadrže volfram karakteriziraju otpornost na visoke temperature, otpornost na kiseline, tvrdoća i otpornost na habanje. Koriste se za izradu kirurških instrumenata (legura amaloy), oklopa tenkova, granata torpeda i granata, najvažnijih dijelova zrakoplova i motora, spremnika za skladištenje radioaktivnih tvari. Volfram je važna komponenta najboljih vrsta alatnih čelika. Volfram se koristi u visokotemperaturnim vakuumskim otpornim pećima kao grijaći elementi. Legura volframa i renija koristi se u takvim pećima kao termopar.

Za mehaničku obradu metala i nemetalnih konstrukcijskih materijala u strojarstvu (tokarenje, glodanje, blanjanje, dlijetanje), bušenje, u rudarskoj industriji naširoko se koriste tvrde legure i kompozitni materijali na bazi volframovog karbida (npr. WC kristala u matrici kobalta; stupnjevi koji se široko koriste u Rusiji - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), kao i mješavine volframovog karbida, titan karbida, tantal karbida (TT stupnjevi za posebno teški uvjeti obrade, na primjer, otkivanje dlijetom i blanjanjem čelika otpornih na toplinu i bušenje tvrdog materijala čekićem). Široko se koristi kao legirajući element (često zajedno s molibdenom) u čelicima i legurama na bazi željeza. Visokolegirani čelici klase "velike brzine", s oznakama koje počinju slovom P, gotovo uvijek sadrže volfram. (P18, P6M5. Od brzo - brzo, brzo).

Volfram sulfid WS 2 koristi se kao mast za visoke temperature (do 500 ° C). Neki spojevi volframa koriste se kao katalizatori i pigmenti. Monokristali volfstata (volframi olova, kadmija, kalcija) koriste se kao scintilacijski detektori X-zraka i drugog ionizirajućeg zračenja u nuklearnoj fizici i nuklearnoj medicini.

Volframov ditelurid WTe 2 koristi se za pretvaranje toplinske energije u električnu (termo-EMF oko 57 μV / K). Umjetni radionuklid 185 W koristi se kao radioaktivna oznaka u istraživanju tvari. Stabilnih 184 W koristi se kao komponenta legura s uranijem-235 koji se koriste u čvrstim nuklearnim raketnim motorima, budući da je to jedini uobičajeni izotop volframa s presjekom zahvaćanja toplinskih neutrona niskim (oko 2 staje).

Volfram - W

KLASIFIKACIJA

Nickel-Strunz (10. izdanje)	1.AE.05
Dana (7. izdanje)	1.1.38.1

Volfram se među metalima ističe ne samo po vatrostalnosti, već i po masi. Gustoća volframa u normalnim uvjetima iznosi 19,25 g / cm³, što je oko 6 puta više od aluminija. U usporedbi s bakrom, volfram je 2 puta teži od bakra. Na prvi pogled, velika gustoća može se činiti kao nedostatak, jer će proizvodi napravljeni od nje biti teški. Ali čak je i ova značajka metala pronašla svoju primjenu u tehnologiji. Prednosti volframa zbog njegove velike gustoće:

1. Sposobnost koncentriranja velike mase u malom volumenu.
2. Zaštita od ionizirajućeg zračenja (zračenja).

Prvo svojstvo objašnjeno je unutarnjom strukturom metala. Jezgra atoma sadrži 74 protona i 110 neutrona, odnosno 184 čestice. U periodnom sustavu kemijskih elemenata, u kojem su atomi poredani uzlaznim redoslijedom atomske mase, volfram je na 74. mjestu. Iz tog razloga, tvar sastavljena od teških atoma imat će veliku masu. Zaštita od zračenja svojstvena je svim materijalima velike gustoće. To je zbog činjenice da ionizirajuće zračenje, sudarajući se s bilo kojom preprekom, prenosi dio svoje energije. Gušće tvari imaju visoku koncentraciju čestica po jedinici volumena, stoga ionizirajuće zrake doživljavaju više sudara i, shodno tome, gube više energije. Upotreba metala temelji se na gore navedenim svojstvima.

Primjena volframa

Velika gustoća velika je prednost volframa u odnosu na druge metale.

Volfram se široko koristi u raznim industrijama.

Koristi se na temelju velike mase metala

Njegova velika gustoća čini volfram vrijednim balansnim materijalom. Uravnoteženi utezi napravljeni od nje smanjuju opterećenje koje djeluje na dijelove. Time im se produljuje operativno razdoblje. Primjene volframa:

1. Vazduhoplovstvo. Dijelovi od teških metala uravnotežuju učinkovite momente. Stoga se volfram koristi za proizvodnju lopatica helikoptera, propelera, kormila. Zbog činjenice da materijal nema magnetska svojstva, koristi se u proizvodnji zrakoplovnih elektroničkih sustava.
2. Automobilska industrija. Volfram se koristi tamo gdje je potrebno koncentrirati veliku masu u malom volumenu prostora, na primjer, u automobilskim motorima instaliranim na teškim kamionima, skupim SUV -ovima i dizelskim vozilima. Također, volfram je isplativ materijal za proizvodnju radilica i zamašnjaka, opterećenja šasije. Osim velike gustoće, metal se odlikuje visokim modulom elastičnosti, zahvaljujući tim svojstvima koristi se za prigušivanje vibracija na pogonima.
3. Optika. Utezi volframa složene konfiguracije djeluju kao balansi u mikroskopima i drugim optičkim instrumentima visoke preciznosti.
4. Proizvodnja sportske opreme. Volfram se umjesto olova koristi u sportskoj opremi jer, za razliku od potonjeg, nije štetan za zdravlje i okoliš. Na primjer, materijal se koristi u proizvodnji palica za golf.
5. U strojarstvu. Vibrirajući čekići izrađeni su od volframa, kojim voze hrpe. U sredini svakog uređaja nalazi se rotirajući uteg. Pretvara energiju vibracije u pokretačku snagu. Zbog prisutnosti volframa, moguće je koristiti vibracijske čekiće za zbijeno tlo znatne debljine.
6. Za izradu preciznih instrumenata. U dubokom bušenju koriste se precizni instrumenti čiji držač ne smije biti izložen vibracijama. Taj zahtjev zadovoljava volfram, koji također ima visoki modul elastičnosti. Držači protiv vibracija omogućuju nesmetan rad, pa se koriste za bušenje i brušenje šipki, u osovinama alata. Radni dio alata izrađen je na bazi volframa jer ima povećanu tvrdoću.

Uporaba na temelju sposobnosti zaštite od zračenja

Volfram kolimatori u kirurgiji.

• Prema ovom kriteriju legure volframa su ispred lijevanog željeza, čelika, olova i vode, stoga su kolimatori i zaštitni zasloni izrađeni od metala, koji se koriste u radioterapiji. Legure volframa nisu podložne deformacijama i vrlo su pouzdane. Korištenje kolimatora s više listova omogućuje usmjeravanje zračenja na određeno područje zahvaćenog tkiva. Tijekom terapije najprije se uzimaju rentgenske zrake kako bi se lokaliziralo mjesto i utvrdila priroda tumora. Zatim se latice kolimatora pomiču elektromotorom u željeni položaj. Može se upotrijebiti 120 latica uz pomoć kojih se stvara polje koje ponavlja oblik tumora. Nadalje, zrake s visokim zračenjem usmjerene su na zahvaćeno područje. U tom slučaju tumor je ozračen činjenicom da se kolimator s više listova rotira oko pacijenta. Za zaštitu susjednih zdravih tkiva i okoliša od zračenja, kolimator mora biti vrlo precizan.
• Razvijeni su posebni prstenasti kolimatori od volframa za radiokirurgiju čije je zračenje usmjereno na glavu i vrat. Uređaj provodi visoko precizno fokusiranje gama zračenja. Volfram je također dio ploča za računalne tomografe, zaštitnih elemenata za detektore i linearne akceleratore, dozimetrijske opreme i uređaja za ispitivanje bez razaranja, spremnika za radioaktivne tvari. Volfram se koristi u uređajima za bušenje. Štitnici su izrađeni od njega kako bi zaštitili uronjene instrumente od X-zraka i gama zračenja.

Klasifikacija legure volframa

Kriteriji poput povećane gustoće i vatrostalnosti volframa omogućuju njegovu upotrebu u mnogim industrijama. Međutim, suvremene tehnologije ponekad zahtijevaju dodatna svojstva materijala koja čisti metal nema. Na primjer, njegova je električna vodljivost niža od bakrene, a izrada dijela složenog geometrijskog oblika otežana je zbog krhkosti materijala. U takvim situacijama nečistoće pomažu. Štoviše, njihov broj često ne prelazi 10%. Nakon dodavanja bakra, željeza, nikla, volframa, čija gustoća ostaje vrlo velika (ne manja od 16,5 g / cm³), bolje provodi električnu struju i postaje duktilna, što omogućuje njenu dobru obradu.

Boravišna dozvola, VNM, VD

Ovisno o sastavu, legure su različito označene.

1. VNZH su legure volframa koje sadrže nikal i željezo,
2. VNM - nikal i bakar,
3. VD - samo bakar.

Kod označavanja velikim slovima slijede brojevi koji označavaju postotak. Na primjer, VNM 3-2 je legura volframa s dodatkom 3% nikla i 2% bakra, VNM 5-3 sadrži 5% nikla i 3% željeza u nečistoći, VD-30 se sastoji od 30% bakra.

Volfram pripada vatrostalnim metalima, koji su relativno rijetki u zemljinoj kori. Tako je sadržaj u zemljinoj kori (u%) volframa oko 10 -5, renija 10 -7, molibdena 3,10 -4, niobija 10 -3, tantala 2,10 -4 i vanadija 1,5,10 -2.

Vatrostalni metali su prijelazni elementi i nalaze se u skupinama IV, V, VI i VII (podskupina A) periodnog sustava elemenata. S povećanjem atomskog broja, talište vatrostalnih metala u svakoj od podskupina raste.

Elementi skupine VA i VIA (vanadij, niobij, tantal, krom, molibden i volfram) vatrostalni su metali s kubičnom rešetkom usmjerenom prema tijelu, za razliku od ostalih vatrostalnih metala koji imaju lice centrirano i šesterokutno gusto pakirano.

Poznato je da je glavni faktor koji određuje kristalnu strukturu i fizička svojstva metala i legura priroda njihovih međuatomskih veza. Vatrostalne metale karakterizira visoka čvrstoća međuatomske veze i, kao rezultat toga, visoka točka taljenja, povećana mehanička čvrstoća i značajan električni otpor.

Mogućnost proučavanja metala elektronskom mikroskopijom omogućuje proučavanje strukturnih značajki atomske ljestvice, otkriva odnos između mehaničkih svojstava i dislokacija, grešaka u slaganju itd. Dobiveni podaci pokazuju da karakteristična fizikalna svojstva koja razlikuju vatrostalne metale od običnih one su određene elektroničkom strukturom njihovih atoma. Elektroni mogu prolaziti u različitim stupnjevima s jednog atoma na drugi, a tip prijelaza odgovara određenoj vrsti međuatomske veze. Osobitost elektroničke strukture određuje visoku razinu međuatomskih sila (veza), visoko talište, čvrstoću metala i njihovu interakciju s drugim elementima i međuprostornim nečistoćama. U volframu, energetski aktivna ljuska uključuje 5 d i 6 s elektrona.

Od vatrostalnih metala, volfram ima najveću gustoću - 19,3 g / cm 3. Iako se, kada se koristi u konstrukcijama, velika gustoća volframa može smatrati negativnim pokazateljem, ipak povećana čvrstoća pri visokim temperaturama omogućuje smanjenje mase proizvoda od volframa smanjenjem njihove veličine.

Gustoća vatrostalnih metala uvelike ovisi o njihovom stanju. Na primjer, gustoća sinteriranog volframovog štapa kreće se u rasponu od 17,0-18,0 g / cm 3, a gustoća kovanog štapa s brzinom deformacije 75% iznosi 18,6-19,2 g / cm 3. Isto se opaža i u molibdenu: sinterirana šipka ima gustoću 9,2-9,8 g / cm 3, kovana sa stupnjem deformacije 75% -9,7-10,2 g / cm 3 i lijevana 10,2 g / cm 3 ...

Neka fizikalna svojstva volframa, tantala, molibdena i niobija za usporedbu dana su u tablici. 1. Toplinska vodljivost volframa manja je od polovice toplinske vodljivosti bakra, ali je mnogo veća od željeza ili nikla.

Vatrostalni metali skupina VA, VIA, VIIA periodnog sustava elemenata imaju niži koeficijent linearnog širenja u usporedbi s drugim elementima. Volfram ima najniži koeficijent linearnog širenja, što ukazuje na visoku stabilnost njegove atomske rešetke i jedinstveno je svojstvo ovog metala.

Volfram ima toplinsku vodljivost oko 3 puta manju od električne vodljivosti žarenog bakra, ali je viša od one željeza, platine i fosforitne bronce.

Za metalurgiju je gustoća metala u tekućem stanju od velike važnosti, budući da ta karakteristika određuje brzinu kretanja po kanalima, proces uklanjanja plinovitih i nemetalnih uključaka te utječe na stvaranje šupljine skupljanja i poroznost u ingoti. Za volfram je ta vrijednost veća nego za ostale vatrostalne metale. Međutim, druga fizikalna karakteristika - površinska napetost tekućih vatrostalnih metala pri temperaturi taljenja - manje se razlikuje (vidi tablicu 1). Poznavanje ovog fizičkog svojstva bitno je u procesima kao što su zaštitni premaz, impregnacija, taljenje i lijevanje.

Važno svojstvo lijevanja metala je fluidnost. Ako se za sve metale ta vrijednost odredi pri ulijevanju tekućeg metala u spiralni oblik pri temperaturi izlijevanja višoj od temperature taljenja za 100-200 ° C, tada se fluidnost volframa dobiva ekstrapolacijom empirijske ovisnosti ove vrijednosti o toplini fuzije.

Volfram je stabilan u raznim plinovima, kiselinama i nekim rastopljenim metalima. Na sobnoj temperaturi, volfram ne stupa u interakciju s klorovodičnom, sumpornom i fosfornom kiselinom, nije izložen otopljenoj dušičnoj kiselini i, u manjoj mjeri od molibdena, reagira na smjesu dušične i fluorovodične kiseline. Volfram ima visoku otpornost na koroziju u okolišu nekih lužina, na primjer, u okolišu natrijevog i kalijevog hidroksida, u kojem je otporan na temperature od 550 ° C. Kad je izložen rastopljenom natriju, stabilan je do 900 ° C , živa do 600 ° C, galij do 800 i bizmut do 980 ° C. Brzina korozije u tim tekućim metalima ne prelazi 0,025 mm / godišnje. Na temperaturi od 400-490 ° C, volfram počinje oksidirati u zraku i kisiku. Slaba reakcija nastaje zagrijavanjem na 100 ° C u klorovodičnoj, dušičnoj i fluorovodičnoj kiselini. U smjesi fluorovodične i dušične kiseline, volfram se brzo otapa. Interakcija s plinovitim medijima započinje na temperaturama (° C): s klorom 250, s fluorom 20. U ugljičnom dioksidu volfram se oksidira na 1200 ° C, u amonijaku do reakcije ne dolazi.

Pravilnost oksidacije vatrostalnih metala uglavnom je određena temperaturom. Volfram do 800-1000 ° C ima parabolički uzorak oksidacije, a iznad 1000 ° C je linearan.

Visoka otpornost na koroziju u tekućim metalnim medijima (natrij, kalij, litij, živa) omogućuje upotrebu volframa i njegovih legura u elektranama.

Svojstva čvrstoće volframa ovise o stanju materijala i temperaturi. Za kovane volframove šipke, vlačna čvrstoća nakon prekristalizacije varira ovisno o ispitnoj temperaturi od 141 kgf / mm 2 pri 20 ° C do 15,5 kgf / mm 2 pri 1370 ° C. Volfram dobiven metalurgijom praha pri promjeni temperature od 1370 do 2205 ° C ima? b = 22,5 × 6,3 kgf / mm 2. Čvrstoća volframa raste osobito tijekom hladne deformacije. Žica promjera 0,025 mm ima vlačnu čvrstoću 427 kgf / mm 2.

Tvrdoća deformiranog komercijalno čistog volframa HB 488, žarenog HB 286. Istodobno, tako visoka tvrdoća ostaje do temperatura blizu tališta i uvelike ovisi o čistoći metala.

Modul elastičnosti približno je povezan s atomskim volumenom temperature taljenja

gdje je T pl apsolutna talište; V aT - atomski volumen; K je konstanta.

Posebnost volframa među metalima je i velika volumetrijska deformacija, koja se određuje iz izraza

gdje je E modul elastičnosti prve vrste, kgf / mm 2; ? -koeficijent poprečne deformacije.

Tab. 3 prikazuje promjenu volumetrijske deformacije za čelik, lijevano željezo i volfram, izračunatu pomoću gornjeg izraza.

Plastičnost komercijalno čistog volframa pri 20 ° C manja je od 1% i povećava se nakon čišćenja zona elektronskim snopom od nečistoća, kao i kada se dopira s dodatkom 2% torij-oksida. S povećanjem temperature povećava se plastičnost.

Velika energija međuatomskih veza metala skupina IV, V, VIA određuje njihovu visoku čvrstoću na sobnim i povišenim temperaturama. Mehanička svojstva vatrostalnih metala uvelike ovise o njihovoj čistoći, načinima proizvodnje, mehaničkoj i toplinskoj obradi, vrsti poluproizvoda i drugim čimbenicima. Većina informacija o mehaničkim svojstvima vatrostalnih metala, objavljenih u literaturi, dobivena je na nedovoljno čistim metalima, budući da se taljenje u uvjetima vakuuma počelo koristiti relativno nedavno.

Na sl. 1 prikazuje ovisnost tališta vatrostalnih metala o položaju u periodnom sustavu elemenata.

Usporedba mehaničkih svojstava volframa nakon lučnog taljenja i volframa dobivenog metalurgijom u prahu pokazuje da, iako se njihova krajnja čvrstoća neznatno razlikuje, ispostavi se da je volfram lučniji topljiviji.

Brinellova tvrdoća volframa u obliku sinterirane šipke iznosi HB 200-250, a od valjanog hladno obrađenog lima HB 450-500, tvrdoća molibdena je HB 150-160, odnosno HB 240-250.

Legiranje volframa provodi se radi povećanja njegove plastičnosti, u tu se svrhu koriste zamjenski elementi. Sve se veća pozornost pridaje pokušajima povećanja duktilnosti metala skupine VIA dodavanjem malih količina elemenata VII i VIII skupine. Povećanje plastičnosti objašnjava se činjenicom da se pri legiranju prijelaznih metala s aditivima u leguri stvara nehomogena gustoća elektrona zbog lokalizacije elektrona legirajućih elemenata. U tom slučaju, atom legirajućeg elementa mijenja sile međuatomskih veza u susjednom volumenu otapala; duljina takvog volumena trebala bi ovisiti o elektronskoj strukturi legiranih i legiranih metala.

Poteškoće u stvaranju legura volframa leže u činjenici da još nije bilo moguće osigurati potrebnu duktilnost s povećanjem čvrstoće. Mehanička svojstva legura volframa dopiranih molibdenom, tantalom, niobijem i torij-oksidom (tijekom kratkotrajnih ispitivanja) dana su u tablici. 4.

Legiranje volframa s molibdenom omogućuje dobivanje legura koje su po svojstvima čvrstoće superiornije od nelegiranog volframa do temperatura od 2200 ° C (vidi tablicu 4). S povećanjem sadržaja tantala sa 1,6 na 3,6% na temperaturi od 1650 ° C, čvrstoća se povećava 2,5 puta. To je popraćeno dvostrukim smanjenjem produljenja.

Razvijene su i savladavaju se legure na bazi volframa očvrsnute taloženjem i složene legure koje sadrže molibden, niobij, hafnij, cirkonij i ugljik. Na primjer, sljedeći sastavi: W - 3% Mo - 1% Nb; W - 3% Mo - 0,1% Hf; W - 3% Mo - 0,05% Zr; W - 0,07% Zr - 0,004% B; W - 25% Mo - 0,11% Zr - 0,05% C.

Legura W - 0,48% Zr -0,048% C ima? b = 55,2 kgf / mm 2 na 1650 ° C i 43,8 kgf / mm 2 na 1925 ° C.

Legure volframa, koje sadrže tisućinke postotka bora, desetine postotka cirkonija i hafnija te oko 1,5% niobija, imaju visoka mehanička svojstva. Vlačna čvrstoća ovih legura pri visokim temperaturama iznosi 54,6 kgf / mm 2 pri 1650 ° C, 23,8 kgf / mm 2 pri 2200 ° C i 4,6 kgf / mm 2 pri 2760 ° C. Međutim, prijelazna temperatura (oko 500 ° C ) takvih legura iz plastičnog stanja u krto stanje je prilično visoko.

Literatura sadrži podatke o legurama volframa s 0,01 i 0,1% C, koje karakterizira vlačna čvrstoća koja je 2-3 puta veća od vlačne čvrstoće rekristaliziranog volframa.

Renij značajno povećava toplinsku otpornost legura volframa (tablica 5).

Vrlo dugo i u velikom opsegu, volfram i njegove legure koriste se u električnoj i vakuumskoj tehnologiji. Volfram i njegove legure glavni su materijal za proizvodnju žarnih niti, elektroda, katoda i drugih strukturnih elemenata snažnih električnih vakuumskih uređaja. Visoka emisija i svjetlosna snaga u užarenom stanju, niski tlak pare čine volfram jednim od najvažnijih materijala za ovu industriju. Čisti (bez aditiva) volfram koristi se u elektrovakuumskim uređajima za proizvodnju dijelova koji rade na niskim temperaturama i koji nisu prethodno obrađeni na temperaturama iznad 300 ° C.

Aditivi različitih elemenata značajno mijenjaju svojstva volframa. To omogućuje stvaranje legura volframa sa potrebnim karakteristikama. Na primjer, za dijelove elektrovakuumskih uređaja koji zahtijevaju uporabu volframa koji ne visi pri temperaturama do 2900 ° C i s visokom temperaturom primarne rekristalizacije, koriste se slitine s aditivima silicija i lužine ili aluminija. Silicijski alkali i aditivi torija povećavaju temperaturu rekristalizacije i povećavaju čvrstoću volframa pri visokim temperaturama, što omogućuje proizvodnju dijelova koji rade na temperaturama do 2100 ° C u uvjetima povećanog mehaničkog naprezanja.

Katode elektroničkih i uređaja za pražnjenje plina, kuke i opruge generatorskih svjetiljki radi povećanja emisijskih svojstava izrađene su od volframa s dodatkom torij-oksida (na primjer, razreda VT-7, VT-10, VT-15, s sadržaj torij -oksida 7,10 odnosno 15%).

Termoelementi visoke temperature izrađeni su od legura volframa-renija. Volfram bez dodataka, u kojem je dopušten povećani sadržaj nečistoća, koristi se u proizvodnji hladnih dijelova elektrovakuumskih uređaja (staklene čahure, poprečne traverze). Preporuča se izrada elektroda bljeskalica i hladnih katoda žarulja s plinskim pražnjenjem od legure volframa s niklom i barijem.

Za rad na temperaturama iznad 1700 ° C potrebno je koristiti legure BB-2 (volfram-moniobij). Zanimljivo je napomenuti da u kratkotrajnim ispitivanjima legure s udjelom niobija od 0,5 do 2% imaju vlačnu čvrstoću na 1650 ° C 2-2,5 puta veću od nelegiranog volframa. Najizdržljivija legura je volfram s 15% molibdena. Legure W-Re-Th O 2 imaju dobru obradivost u usporedbi s legurama W-Re; dodavanjem torij -dioksida omogućena je obrada poput tokarenja, glodanja, bušenja.

Legiranje volframa s renijem povećava njegovu plastičnost, dok svojstva čvrstoće postaju približno ista s porastom temperature. Dodavanjem finih oksida legurama volframa povećava se njihova duktilnost. Osim toga, ti aditivi značajno poboljšavaju obradivost.

Legure volframa s renijem (W - 3% Re; W - 5% Re; W - 25% Re) koriste se za mjerenje i kontrolu temperatura do 2480 ° C u proizvodnji čelika i u drugim vrstama tehnologije. Povećava se upotreba legura volfram-renija u proizvodnji anti-katoda u rendgenskim cijevima. Molibdenove anti-katode obložene ovom legurom djeluju pod visokim naponom i imaju duži vijek trajanja.

Visoka osjetljivost volframovih elektroda na promjene koncentracije vodikovih iona omogućuje njihovu upotrebu za potenciometrijsko titriranje. Takve se elektrode koriste za kontrolu vode i raznih otopina. Jednostavnog su dizajna i niskog električnog otpora, što ih čini obećavajućima za upotrebu kao mikroelektrode u proučavanju kisele otpornosti sloja blizu elektroda u elektrokemijskim procesima.

Nedostaci volframa su njegova niska plastičnost (?<1%), большая плотность, высокое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, плохая свариваемость, низкая ока-линостойкость и плохая обрабатываемость резанием. Однако легирование его различными элементами позволяет улучшить эти характеристики.

Brojni dijelovi za električnu industriju i košuljice mlaznica motora izrađeni su od volframa impregniranog bakrom ili srebrom. Međudjelovanje vatrostalne čvrste faze (volframa) s metalom za impregnaciju (bakar ili srebro) je takvo da međusobna topljivost metala praktički ne postoji. Kontaktni kutovi vlaženja volframa tekućim bakrom i srebrom prilično su mali zbog velike površinske energije volframa, a ta činjenica poboljšava prodiranje srebra ili bakra. Volfram impregniran srebrom ili bakrom proizveden je u početku dvjema metodama: potpunim potapanjem volframove gredice u rastaljeni metal ili djelomičnim potapanjem suspendirane gredice od volframa. Postoje i metode impregnacije pomoću tekućeg hidrostatskog tlaka ili vakuumskog usisavanja.

Proizvodnja električnih kontakata impregniranih srebrom ili bakrom iz volframa provodi se na sljedeći način. Prvo se volframov prah preša i sinterira pod određenim tehnološkim uvjetima. Zatim se dobiveni radni komad impregnira. Ovisno o dobivenoj poroznosti obratka, udio impregnacijskog sredstva se mijenja. Tako sadržaj bakra u volframu može varirati od 30 do 13% kada se specifični tlak prešanja promijeni od 2 do 20 tf / cm 2. Tehnologija dobivanja impregniranih materijala prilično je jednostavna, ekonomična, a kvaliteta takvih kontakata veća, budući da jedna od komponenti daje materijalu visoku tvrdoću, otpornost na eroziju, visoko talište, a druga povećava njegovu električnu vodljivost.

Dobri rezultati postižu se upotrebom impregniranog volframa s bakrom ili srebrom za izradu umetaka mlaznica za motore na kruta goriva. Povećanje svojstava impregniranog volframa kao što su toplinska vodljivost i električna vodljivost, koeficijent toplinskog širenja, značajno povećava trajnost motora. Osim toga, isparavanje impregniranog metala iz volframa tijekom rada motora ima pozitivan učinak, smanjujući toplinske tokove i smanjujući erozivni učinak produkata izgaranja.

Volfram u prahu koristi se u proizvodnji poroznih materijala za dijelove elektrostatičkog ionskog motora. Upotreba volframa u ove svrhe omogućuje poboljšanje njegovih osnovnih karakteristika.

Svojstva toplinske erozije mlaznica izrađenih od volframa ojačanog dispergiranim oksidima ZrO2, MgO2, V2O3, NfO2 povećavaju se u usporedbi sa sinteriranim volframovim mlaznicama. Nakon odgovarajuće pripreme, galvanski premazi nanose se na volframovu površinu kako bi se smanjila korozija na visokim temperaturama, na primjer, niklovanje, koje se izvodi u elektrolitu koji sadrži 300 g / l natrijevog sulfata, 37,5 g / l borne kiseline pri struji gustoće 0,5-11 A / dm 2, temperature 65 ° C i pH = 4.

Volfram je kemijski element 4. skupine s atomskim brojem 74 u periodnom sustavu Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva, označen sa W (Wolframium). Metal su otkrila i izolirala dva španjolska kemijska znanstvenika, braća d'Eluyard, 1783. godine. Sam naziv "Wolframium" prešao je na element iz ranije poznatog minerala wolframite, koji je bio poznat još u 16. stoljeću, tada se zvao "vučja pjena", ili "Spuma lupi" na latinskom, na njemačkom ovaj izraz zvuči kao "Vuk Rahm" (Volfram). Ime je bilo povezano s činjenicom da je volfram, prateći rude kositra, značajno ometao taljenje kositra, jer prenio je kositar u pjenu od troske (ljudi su počeli govoriti o ovom procesu: "Lime se proždire kao vuk ovca!"). Trenutno se u SAD -u, Francuskoj, Velikoj Britaniji i nekim drugim zemljama naziv "volfram" koristi za imenovanje volframa (iz švedskog tung sten, što se prevodi kao "teški kamen").

Volfram je sivi, tvrdi prijelazni metal. Glavna primjena volframa je uloga baze u vatrostalnim materijalima u metalurgiji. Volfram je izuzetno vatrostalni; u normalnim uvjetima metal je kemijski otporan.

Volfram se od svih ostalih metala razlikuje po neobičnoj tvrdoći, težini i vatrostalnosti. Ljudi su od davnina koristili izraz "težak kao olovo" ili "teži od olova", "olovni kapci" itd. No, ispravnije bi bilo u tim alegorijama upotrijebiti riječ "volfram". Gustoća ovog metala je gotovo dvostruko veća od olovne, točnije 1,7 puta. Uza sve to, atomska masa volframa je niža i ima vrijednost 184 naspram 207 za olovo.

Volfram je svijetlosivi metal s najvišim talištem i vrelištem. Zbog plastičnosti i vatrostalnosti volframa, moguće ga je koristiti kao vlakna svjetlosnih uređaja, u cijevima za slike, kao i u drugim vakuumskim cijevima.

Poznato je dvadeset volframovih minerala. Najčešći: minerali šeelitske skupine vuframita, koji su od industrijskog značaja. Manje je uobičajen sulfat volframita, t.j. volfstensit (WS2) i spojevi slični oksidima- fero- i kuprotungstit, volfragit, hidrotungstit. Vadi, psilomelani s visokim udjelom volframa su široko rasprostranjeni.

Ovisno o uvjetima pojavljivanja, morfologiji i vrsti naslaga volframa tijekom njihovog razvoja, koriste se otvorene, podzemne i kombinirane metode.

Trenutno ne postoje metode za proizvodnju volframa izravno iz koncentrata. S tim u vezi, iz koncentrata se najprije izoliraju međuspojevi, a zatim se iz njih dobiva metalni volfram. Odvajanje volframa uključuje: razgradnju koncentrata, zatim prijelaz metala u spojeve, od kojih se odvaja od ostalih pratećih elemenata. Izolacija volframove kiseline, tj. čisti kemijski spoj volframa, nastavlja se s naknadnom proizvodnjom volframa u metalnom obliku.

Volfram se koristi u proizvodnji strojeva i opreme za metaloprerađivačku, građevinsku i rudarsku industriju, u proizvodnji svjetiljki i svjetiljki, u transportnoj i elektroničkoj industriji, u kemijskoj industriji i drugim područjima.

Izrađen od volframovog čelika, alat može izdržati ogromne brzine najintenzivnijih procesa obrade metala. Brzina rezanja takvim alatom obično se mjeri u desetcima metara u sekundi.

Volfram je u prirodi prilično slabo raspoređen. Udio metala u zemljinoj kori je oko 1,3 · 10 −4%. Glavni minerali koji sadrže volfram prirodno su prisutni volframi: šeelit, izvorno nazvan volfram, i volframit.

Biološka svojstva

Biološka uloga volframa je beznačajna. Volfram je po svojim svojstvima vrlo sličan molibdenu, ali, za razliku od potonjeg, volfram nije bitan element. Unatoč toj činjenici, volfram je sasvim sposoban zamijeniti molibden u životinjama i biljkama, u bakterijama, dok inhibira aktivnost enzima ovisnih o Mo, na primjer, ksantin oksidaze. Zbog nakupljanja soli volframa u životinja, smanjuje se razina mokraćne kiseline, a povećava se razina hipoksantina i ksantina. Volframova prašina, kao i ostale metalne prašine, iritira dišni sustav.

U prosjeku dnevno oko 0,001-0,015 miligrama volframa ulazi u ljudsko tijelo hranom. Asimilacija samog elementa, poput soli volframa, u probavnom traktu čovjeka je 1-10%, za slabo topljive volframove kiseline - do 20%. Volfram se uglavnom nakuplja u koštanom tkivu i bubrezima. Kosti sadrže oko 0,00025 mg / kg, a ljudska krv sadrži oko 0,001 mg / L volframa. Metal se obično prirodno izlučuje iz tijela urinom. No 75% radioaktivnog izotopa volframa 185W izlučuje se izmetom.

Prehrambeni izvori volframa, kao i njegove dnevne potrebe, još nisu proučeni. Toksična doza za ljudsko tijelo još nije identificirana. Smrt u štakora nastaje zbog nešto više od 30 mg tvari. U medicini se vjeruje da volfram nema metaboličke, kancerogene i teratogene učinke na ljude i životinje.

Pokazatelj elementarnog statusa volframa u ljudskom tijelu: urin, puna krv. Nema podataka o smanjenju razine volframa u krvi.

Povećani sadržaj volframa u tijelu najčešće se javlja kod radnika metalurških pogona koji se bave proizvodnjom vatrostalnih i toplinski otpornih materijala, legiranih čelika, kao i kod ljudi koji dolaze u dodir s volframovim karbidom.

Klinički sindrom "bolest teških metala" ili pneumokonioza može nastati kroničnim unosom volframove prašine u tijelo. Znakovi mogu uključivati ​​kašalj, probleme s disanjem, razvoj atopijske astme i promjene u plućima. Gore opisani sindromi obično nestaju nakon duljeg odmora i jednostavno u odsutnosti izravnog kontakta s vanadijem. U najtežim slučajevima, sa odgođenom dijagnozom bolesti, razvija se patologija cor pulmonale, emfizema i plućne fibroze.

"Bolesti teških metala" i preduvjeti za njegovu pojavu obično se pojavljuju kao posljedica izloženosti nekoliko vrsta metala i soli (na primjer, kobalt, volfram itd.). Utvrđeno je da kombinirani učinak volframa i kobalta na ljudsko tijelo povećava štetan učinak na plućni sustav. Kombinacija volframa i kobalt karbida može uzrokovati lokalnu upalu i kontaktni dermatitis.

U sadašnjoj fazi razvoja medicine ne postoje učinkovite metode ubrzanog metabolizma ili eliminacije skupine metalnih spojeva koje mogu izazvati pojavu „bolesti teških metala“. Zato je toliko važno stalno provoditi preventivne mjere i pravodobno identificirati osobe s visokom osjetljivošću na teške metale, te provoditi dijagnostiku u početnoj fazi bolesti. Svi ti čimbenici određuju daljnje šanse za uspjeh u liječenju patologije. No, u nekim slučajevima, ako je potrebno, koristi se terapija s kompleksnim agensima i simptomatsko liječenje.

Više od polovice (ili bolje rečeno 58%) svih proizvedenih volframa koristi se u proizvodnji volframovog karbida, a gotovo četvrtina (točnije, 23%) koristi se u proizvodnji različitih čelika i legura. Proizvodnja "valjanih proizvoda" od volframa (to uključuje niti sa žarnom niti, električne kontakte itd.) Čini približno 8% volframa koji se konzumira u svijetu, a preostalih 9% koristi se za dobivanje katalizatora i pigmenata.

Volframova žica, koja je našla primjenu u električnim svjetiljkama, nedavno je stekla novi profil: predloženo je da se koristi kao alat za rezanje u obradi lomljivih materijala.

Visoka čvrstoća i dobra duktilnost volframa omogućuju proizvodnju jedinstvenih predmeta od njega. Na primjer, iz ovog metala može se izvući tako tanka žica da će 100 km te žice imati masu od samo 250 kg.

Rastopljeni tekući volfram mogao bi ostati u tom stanju čak i blizu same površine Sunca, jer je vrelište metala iznad 5500 ° C.

Mnogi ljudi znaju da se bronca sastoji od bakra, cinka i kositra. No, takozvana volframova bronca ne samo da nije brončana po definiciji, jer ne sadrži niti jedan od gore opisanih metala, uopće nije legura, budući da u njemu nema čisto metalnih spojeva, a natrij i volfram oksidiraju.

Dobivanje boje breskve bilo je vrlo teško, a često i uopće nemoguće. Ovo nije ni crveno ni ružičasto, već neka vrsta međuproizvoda, pa čak i sa zelenkastom bojom. Posudba kaže da je za dobivanje ove boje trebalo iskoristiti više od 8000 pokušaja. U 17. stoljeću samo su najskuplji porculanski predmeti za tadašnjeg kineskog cara u posebnoj tvornici u provinciji Shanxi bili ukrašeni bojom breskve. No kad je nakon nekog vremena bilo moguće otkriti tajnu rijetke boje, pokazalo se da se ne temelji samo na volframovom oksidu.

To se dogodilo 1911. Jedan student došao je u provinciju Yunnan iz Pekinga, zvao se Li. Dan za danom nestajao je u planinama, pokušavajući pronaći neku vrstu kamena, kako je objasnio, to je bio kositreni kamen. Ali nije uspio. Vlasnik kuće u kojoj je živjela studentica Li živjela je s kćerkom Xiao-mi. Djevojci je bilo jako žao nesretnog učenika i navečer, za vrijeme večere, pričala mu je jednostavne, nekomplicirane priče. Jedna priča priča o neobičnoj peći, koja je izgrađena od nekakvog tamnog kamenja koje je palo ravno s litice i položeno u stražnje dvorište njihove kuće. Ova se peć pokazala vrlo uspješnom, i što je najvažnije, bila je izdržljiva, redovito je godinama služila vlasnicima. Mladi Xiao-mi čak je studentu poklonio čak i jedan takav kamen. Bio je to smeđi kamen, težak poput olova. Kasnije se ispostavilo da je ovaj kamen čisti vukodlak ...

Godine 1900., na otvaranju Svjetske metalurške izložbe u Parizu, prvi put su demonstrirani potpuno novi primjeri brzog čelika (legura čelika s volframom). Doslovno odmah nakon toga, volfram se počeo široko koristiti u metalurškoj industriji svih visoko razvijenih zemalja. No, postoji prilično zanimljiva činjenica: prvi put volframov čelik izumljen je u Rusiji davne 1865. godine u tvornici Motovilikh na Uralu.

Početkom 2010. zanimljiv artefakt pao je u ruke permskih ufologa. Vjeruje se da je olupina svemirskog broda. Analiza ulomka pokazala je da se objekt gotovo u potpunosti sastoji od čistog volframa. Samo 0,1% sastava otpada na rijetke nečistoće. Prema znanstvenicima, raketne mlaznice izrađene su od čistog volframa. No, zasad nije moguće objasniti jednu činjenicu. U zraku, volfram brzo oksidira i hrđa. Ali iz nekog razloga ovaj komad ne nagriza.

Povijest

Sama riječ "volfram" njemačkog je podrijetla. Prije se volfram nije zvao sam metal, već njegov glavni mineral, t.j. na wolframite. Neki sugeriraju da se tada ta riječ koristila gotovo kao psovka. Od početka 16. do druge polovice 17. stoljeća, volfram se smatrao mineralom kositra. Iako doista dosta često prati limene rude. No iz ruda, koje su uključivale vuframit, taljeno je mnogo manje kositra. Kao da je netko ili nešto "proždirao" korisni lim. Odavde dolazi naziv novog elementa. Na njemačkom jeziku Wolf (Vuk) znači vuk, a Ram (Ramm) u prijevodu sa staronjemačkog znači ovan. Oni. izraz "jede kositar kao vuk od janjeta" postao je naziv metala.

Poznati kemijski apstraktni časopis u Sjedinjenim Državama ili referentne publikacije o svim kemijskim elementima Mellora (Engleska) i Pascala (Francuska) ne sadrže čak ni spominjanje takvog elementa kao što je volfram. Njihov kemijski element broj 74 naziva se volfram. Simbol W, koji označava volfram, stekao je široku prihvaćenost tek u posljednjih nekoliko godina. U Francuskoj i Italiji, element je donedavno bio označavan slovima Tu, t.j. prva slova riječi tungstene.

Temelji ove zabune leže u povijesti otkrića elementa. 1783. španjolski kemičari braća Éluard izvijestili su da su uspjeli otkriti novi kemijski element. U procesu razgradnje saskog minerala "volfram" s dušičnom kiselinom uspjeli su dobiti "kiselu zemlju", t.j. žuti talog oksida nepoznatog metala, pokazalo se da je talog topljiv u amonijaku. U polaznom materijalu ovaj oksid je bio zajedno s oksidima mangana i željeza. Braća Eluard nazvali su ovaj element volframom, a mineral iz kojeg se metal vadio vuframit.

No, braću Eluard ne može se 100% nazvati otkrivačima volframa. Naravno, oni su prvi objavili svoje otkriće u tiskanom obliku, ali ... 1781. godine, dvije godine prije otkrića braće, poznati švedski kemičar Karl Wilhelm Scheele pronašao je potpuno istu "žutu zemlju" dok je drugi mineral tretirao dušikom kiselina. Znanstvenik ga je nazvao jednostavno "volfram" (u prijevodu sa švedskog tung - težak, sten - kamen, tj. "Teški kamen"). Karl Wilhelm Scheele otkrio je da se "žuta zemlja" svojom bojom, kao i drugim svojstvima, razlikuje od analognog molibdena. Znanstvenik je također saznao da se u samom mineralu veže na kalcijev oksid. Scheeleu u čast, naziv minerala "volfram" promijenjen je u "sheelite". Zanimljivo je da je jedan od braće Eluard bio učenik Scheelea, 1781. radio je u učiteljskom laboratoriju. Ni Scheele ni braća Eluard nisu počeli dijeliti otkriće. Scheele jednostavno nije tvrdio ovo otkriće, a braća Eluard nisu inzistirali na prioritetu svog prvenstva.

Mnogi su čuli za takozvane "volframove bronze". To su vrlo lijepi metali po izgledu. Plava volframova bronca ima sljedeći sastav Na2O · WO2 ·, a zlatna - 4WO3Na2O · WO2 · WO3; ljubičasta i ljubičasto-crvena zauzimaju srednji položaj, u njima je omjer WO3 prema WO2 manji od četiri, a više od jedan. Kao što formule pokazuju, ove tvari ne sadrže niti kositar, niti bakar, niti cink. To nisu bronze, a uopće nisu slitine. nemaju čak ni metalne spojeve, a natrij i volfram ovdje se oksidiraju. Takve "bronce" nalikuju pravoj bronci ne samo izvana, već i po svojim svojstvima: tvrdoća, otpornost na kemijske reagense, visoka električna vodljivost.

U davna vremena, cvijet breskve bio je jedan od najrjeđih, pričalo se da je za to bilo potrebno 8000 eksperimenata. U 17. stoljeću najskuplji porculanski predmeti kineskog cara bili su obojeni u boju breskve. No, nakon otkrivanja tajne ove boje, odjednom se pokazalo da se temelji na volframovom oksidu.

Biti u prirodi

Volfram je u prirodi slabo raspoređen, sadržaj metala u zemljinoj kori iznosi 1,3 · 10 -4% težinski. Volfram se uglavnom nalazi u sastavu složenih oksidiranih spojeva, koji nastaju volframovim trioksidom WO3, kao i oksidi željeza i kalcija ili mangana, ponekad bakra, olova, torija i raznih rijetkih zemljanih elemenata. Najčešći mineral, volframit, čvrsta je otopina volframa, t.j. soli volframove kiseline, mangana i željeza (nMnWO 4 mFeWO 4). Otopina je u obliku tvrdih i teških kristala crne ili smeđe boje, ovisno o prevladavanju različitih spojeva u sastavu otopine. Ako ima više spojeva mangana (Hübnerite), kristali će biti crni, ako prevladavaju spojevi željeza (ferberite), otopina će biti smeđa. Wolframite je visoko vodljiv i paramagnetski

Što se tiče ostalih minerala volframa, šeelit je od industrijskog značaja, t.j. kalcijevog volframa (formula CaWO 4). Mineral tvori sjajne kristale svijetložute, a ponekad i gotovo bijele boje. Scheelite je potpuno nemagnetičan, ali ima još jednu značajku - sposobnost luminiscencije. Nakon ultraljubičastog svjetla u mraku, fluorescirat će jarko plavom bojom. Prisutnost nečistoće molibdena mijenja boju sjaja, mijenja se u blijedoplavu, ponekad u kremastu. Zahvaljujući ovom svojstvu, moguće je lako otkriti geološka nalazišta minerala.

Obično su ležišta rude volframa povezana s područjem distribucije granita. Veliki kristali šeelita ili vulframita vrlo su rijetki. Obično se minerali jednostavno ugrađuju u granitne stijene. Prilično je teško izvaditi volfram iz granita, jer njegova koncentracija obično nije veća od 2%. Ukupno je poznato ne više od 20 volframovih minerala. Među njima se mogu razlikovati stolzit i rasoit, dvije različite kristalne modifikacije olovnog volframata PbWO 4. Ostali minerali su produkti raspadanja ili sekundarni oblici uobičajenih minerala, na primjer, šeelit i volframit (hidrotungstit, koji je hidratizirani oksid volframa, formiran od volframita; volframov oker), russelit, mineral koji sadrži okside volframa i bizmuta. Jedini neoksidni mineral volframa je volframit (WS 2), njegove glavne rezerve nalaze se u SAD-u. Obično je sadržaj volframa u rasponu od 0,3% do 1,0% WO 3.

Sva ležišta volframa su hidrotermalnog ili magmatskog podrijetla. Scheelite i wolframite često se nalaze u obliku vena, na mjestima gdje je magma prodrla u pukotine u zemljinoj kori. Glavni dio ležišta volframa koncentriran je u područjima mladih planinskih lanaca - Alpama, Himalajama i pacifičkim pojasom. Najveća nalazišta vulframita i šeelita nalaze se u Kini, Burmi, SAD -u, Rusiji (Ural, Transbaikalija i Kavkaz), Portugalu i Boliviji. Godišnja proizvodnja volframovih ruda u svijetu iznosi približno 5,95 · 104 tone metala, od čega se 49,5 · 104 tone (ili 83%) vadi u Kini. U Rusiji se godišnje iskopa oko 3400 tona, u Kanadi - 3000 tona godišnje.

Kina ima ulogu globalnog lidera u razvoju sirovina od volframa (ležište Jianshi čini 60 posto kineske proizvodnje, Hunan - 20 posto, Yunnan - 8 posto, Guandong - 6 posto, Unutrašnja Mongolija i Guanzhi - po 2%) , postoje i drugi). U Rusiji se najveća nalazišta rude volframa nalaze u 2 regije: na sjevernom Kavkazu (Tyrnyauz, Kabardino-Balkaria) i na Dalekom istoku. Postrojenje u Nalčiku prerađuje volframovu rudu u amonijev paratangstat i volframov oksid.

Najveći potrošač volframa je Zapadna Europa (30%). SAD i Kina - po 25%, 12% -13% - Japan. U ZND -u se godišnje potroši oko 3000 tona metala.

Primjena

U svijetu se godišnje proizvede oko 30 tisuća tona volframa. Volfram čelik i druge legure koje sadrže volfram i njegove karbide koriste se u proizvodnji oklopa tenkova, čaura za granate i torpeda, najvažnijih dijelova zrakoplova i motora s unutarnjim izgaranjem.

Volfram je zasigurno prisutan u sastavu najboljih vrsta alatnih čelika. Metalurgija općenito apsorbira oko 95% svih proizvedenih volframa. Ono što je tipično za metalurgiju, ne koristi se samo čisti volfram, koristi se uglavnom volfram, koji je jeftiniji - fero -volfram, t.j. legura sa sadržajem volframa od oko 80% i udjelom željeza od oko 20%. Proizvodi se u električnim lučnim pećima.

Legure volframa imaju niz izvanrednih svojstava. Legura volframa, bakra i nikla, kako se još naziva i "teški" metal, sirovina je za izradu spremnika za skladištenje radioaktivnih tvari. Zaštitni učinak takve legure 40% je veći od olova. Ova se legura koristi i u radioterapiji, jer je s relativno malom debljinom zaslona osigurana dovoljna zaštita.

Legura volframovog karbida i 16% kobalta toliko je tvrda da djelomično zamjenjuje dijamant pri bušenju bušotine. Pseudo legure volframa sa srebrom i bakrom izvrstan su materijal za prekidače i sklopke u uvjetima visokog napona. Ovi proizvodi traju 6 puta dulje od uobičajenih bakrenih kontakata.

Uporaba čistog volframa ili legura koje sadrže volfram uvelike se temelji na njihovoj tvrdoći, vatrostalnosti i kemijskoj otpornosti. Čisti volfram naširoko se koristi u proizvodnji niti za električne žarulje sa žarnom niti i katodne cijevi; koristi se u proizvodnji lončića za isparavanje metala; koristi se u kontaktima distributera paljenja automobila; koristi se u mete za rendgenske cijevi; Koristi se kao namoti i grijaći elementi za električne peći, kao i kao konstrukcijski materijal za letjelice i zrakoplove koji rade na visokim temperaturama.

Volfram je dio legura brzih čelika (sadržaj volframa 17,5 - 18,5%), stelita (od kobalta s dodatkom Cr, C, W), legure legure (nehrđajući čelici na bazi Ni), kao i mnogih drugih legura. Volfram se koristi kao baza u proizvodnji legura otpornih na toplinu i alata, naime koristi se fero-volfram (W 68–86%, Mo i željezo do 7%), što se lako dobiva izravnom redukcijom sheelita ili koncentrat wolframite. Volfram se koristi u proizvodnji Pobedita. To je supertvrda legura koja sadrži 80–85% volframa, 7–14% kobalta, 5–6% ugljika. Pobedit je jednostavno nezamjenjiv u procesu obrade metala, kao i u naftnoj i rudarskoj industriji.

Volfstati magnezija i kalcija naširoko se koriste u fluorescentnim uređajima. Druge soli volframa koriste se u industriji štavljenja i kemijskoj industriji. Volfram disulfid je suha visokotemperaturna mast, postojana na temperaturama do 500 ° C. Volframove bronze i drugi spojevi volframa koriste se u proizvodnji boja. Nekoliko spojeva volframa izvrsni su katalizatori.

U proizvodnji električnih svjetiljki volfram je neophodan jer nije samo neobično vatrostalan, već je i prilično plastičan. 1 kg volframa koristi se kao sirovina za proizvodnju 3,5 km žice. Oni. 1 kg volframa može se upotrijebiti za izradu žarnih niti za 23 tisuće svjetiljki od 60 vati. Samo zahvaljujući ovoj nekretnini, električna industrija u svijetu troši oko sto tona volframa godišnje.

Proizvodnja

Prva faza u proizvodnji volframa je obogaćivanje rude, t.j. odvajanje vrijednih komponenti od glavne rudne mase, otpadne stijene. Koriste se iste metode obogaćivanja kao i za ostale rude teških metala: mljevenje i flotiranje, nakon čega slijedi magnetsko odvajanje (volframove rude) i oksidativno prženje. Koncentrat dobiven ovom metodom obično se spaljuje s viškom sode, čime se volfram dovodi u topljivo stanje, tj. u natrij wolframite.

Druga metoda dobivanja ove tvari je ispiranje. Volfram se ekstrahira otopinom sode na povišenoj temperaturi i pod tlakom, nakon čega slijedi neutralizacija i taloženje kalcijevog volframata, t.j. šeelit. Šeelit se dobiva jer je iz njega prilično lako izvući pročišćeni volframov oksid.

CaWO 4 → H 2 WO 4 ili (NH 4) 2 WO 4 → WO 3

Volfram oksid također se dobiva putem klorida. Volframov koncentrat obrađuje se s plinom klora na povišenoj temperaturi. U tom slučaju nastaju volframovi kloridi koji se sublimacijom lako odvajaju od drugih klorida. Rezultirajući klorid može se upotrijebiti za dobivanje oksida ili iz njega odmah ekstrahirati metal.

U sljedećem koraku oksidi i kloridi se pretvaraju u metalni volfram. Najbolji način za smanjenje volframovog oksida je uporaba vodika. S ovim smanjenjem, metal je najčišći. Redukcija oksida odvija se u posebnoj cjevastoj peći, gdje se "čamac" s WO 3 kreće kroz nekoliko temperaturnih zona. Suhi vodik teče prema "čamcu". Redukcija oksida događa se u vrućim (450-600 ° C) i hladnim zonama (750-1100 ° C). U hladnim zonama dolazi do redukcije na WO 2, a zatim na metal. Kako vrijeme prolazi kroz vruću zonu, čestice praha volframa mijenjaju svoju veličinu.

Oporavak se može dogoditi ne samo pod opskrbom vodikom. Često se koristi ugljen. Zbog čvrstog redukcijskog sredstva proizvodnja je pojednostavljena, ali bi temperatura u ovom slučaju trebala doseći 1300 ° C. Sam ugljen i nečistoće koje uvijek sadrži, ulazeći u reakciju s volframom, tvore karbide drugih spojeva. Zbog toga se metal zaprlja. No, u električnoj industriji koristi se samo visokokvalitetni volfram. Čak 0,1% nečistoće željeza proizvodi volfram za izradu najtanje žice, jer postaje mnogo krhkiji.

Odvajanje volframa od klorida temelji se na pirolizi. Volfram i klor tvore neke spojeve. Višak klora omogućuje da se svi oni pretvore u WCl6, koji se zatim razlaže u klor i volfram na temperaturi od 1600 ° C. Ako je prisutan vodik, proces počinje na 1000 ° C.

Tako se dobiva volfram u obliku praha, koji se zatim na visokoj temperaturi preša u struji vodika. Prva faza prešanja (zagrijavanje na oko 1100-1300 ° C) proizvodi krhki porozni ingot. Zatim se prešanje nastavlja, a temperatura počinje rasti gotovo do tališta volframa. U takvom okruženju metal počinje postajati čvrst i postupno stječe svoje kvalitete i svojstva.

U prosjeku 30% volframa proizvedenog u industriji čini volfram od recikliranih materijala. Ostaci volframa, piljevina, strugotine i prah oksidiraju se i pretvaraju u amonijev parazvuk. Ostaci rezanih čelika u pravilu se odlažu u poduzeće koje proizvodi iste čelike. Otpad od elektroda, žarulja sa žarnom niti i kemijskih reagensa gotovo se nigdje ne reciklira.

U Ruskoj Federaciji proizvodi od volframa proizvode se u: Metalurškom postrojenju za hidrometalurgiju u Skopinu, Vladikavkazka tvornica Pobedit, Hidrometallurška tvornica u Nalčiku, Kirovgradska tvornica tvrdih legura, Elektrostal, Čeljabinska elektrometalurška tvornica.

Fizička svojstva

Volfram je svijetlosivi metal. Ima najveću točku taljenja od svih poznatih elemenata osim ugljika. Vrijednost ovog pokazatelja je otprilike od 3387 do 3422 stupnja Celzijusa. Volfram ima izvrsna mehanička svojstva pri postizanju visokih temperatura; među svim metalima, volfram ima najnižu vrijednost takvog pokazatelja kao koeficijent ekspanzije.

Volfram je jedan od najtežih metala gustoće 19.250 kg / m3. Metal ima kubnu rešetku usmjerenu na tijelo s parametrom a = 0,31589 nm. Na temperaturi od 0 stupnjeva Celzijusa električna vodljivost volframa iznosi samo 28% vrijednosti istog pokazatelja za srebro (srebro - provodi struju bolje od bilo kojeg drugog metala). Čisti volfram vrlo je jednostavan za obradu, ali u čistom obliku je rijedak, češće ima nečistoće ugljika i kisika, zbog čega dobiva svoju dobro poznatu tvrdoću. Električni otpor metala na temperaturi od 20 stupnjeva Celzijusa iznosi 5,5 * 10 -4, na temperaturi od 2700 stupnjeva Celzijusa -90,4 * 10 -4.

Volfram se od svih ostalih metala razlikuje po posebnoj vatrostalnosti, težini i tvrdoći. Gustoća ovog metala gotovo je dva puta veća od gustoće istog olova, točnije 1,7 puta. No, atomska masa elementa, naprotiv, niža je i iznosi 184 naspram 207.

Vrijednosti vlačnih i tlačnih modula volframa su neobično visoke, velika otpornost na toplinsko puzanje, metal ima visoku električnu i toplinsku vodljivost. Volfram ima prilično visok koeficijent emisije elektrona, koji se može značajno poboljšati stapanjem elementa s oksidima nekih drugih metala.

Boja dobivenog volframa uvelike ovisi o načinu njegove proizvodnje. Spojeni volfram sjajni je sivi metal koji po izgledu jako podsjeća na platinu. Volfram u prahu može biti siv, tamno siv pa čak i crn: što su zrna praha manja, to će biti tamnije.

Volfram je vrlo otporan: pri sobnoj temperaturi ne mijenja se u zraku; nakon dostizanja vruće temperature, metal počinje polako oksidirati, oslobađajući anhidrid volframove kiseline. Volfram je gotovo netopiv u sumpornoj, fluorovodičnoj i klorovodičnoj kiselini. U aqua regiji i dušičnoj kiselini metal se oksidira s površine. Budući da je u smjesi fluorovodične i dušične kiseline, volfram se otapa, stvarajući tako volframovu kiselinu. Od svih spojeva volframa, najpraktičnije prednosti su: anhidrid volframa ili volfram trioksid, peroksidi opće formule ME2WOX, spojevi volframa, spojevi s ugljikom, sumporom i halogeni.

Volfram, koji se javlja u prirodi, sastoji se od 5 stabilnih izotopa čiji je maseni broj 186,184, 183, 182, 181. Najčešći izotop s masenim brojem 184, njegov udio iznosi 30,64%. Od cjelokupnog relativnog skupa umjetnih radioaktivnih izotopa elementa 74, samo su tri od praktične važnosti: volfram-181 (poluživot mu je 145 dana), volfram-185 (poluvrijeme mu je 74,5 dana), volfram-187 ( poluživot mu je poluživot 23,85 sati). Svi ti izotopi nastaju unutar nuklearnih reaktora u procesu bombardiranja izotopa volframa neutronima iz prirodne smjese.

Valencija volframa ima promjenjiv karakter - od 2 do 6, najstabilniji šestovalentni volfram, trovalentni i dvovalentni spojevi kemijskog elementa nestabilni su i nemaju praktičnu vrijednost. Polumjer atoma volframa je 0,141 nm.

Clarke od volframa zemljine kore prema Vinogradovu je 0,00013 g / t. Njegov prosječni sadržaj u sastavu stijena, gram / tona: ultraosnovni - 0,00001, bazični - 0,00007, srednji - 0,00012, kiseli - 0,00019.

Kemijska svojstva

Na volfram ne utječu: aqua regia, sumporna, klorovodična, fluorovodična i dušična kiselina, vodena otopina natrijevog hidroksida, živa, živine pare, amonijak (do 700 ° C), zrak i kisik (do 400 ° C), vodik, voda, klorovodik (do 600 ° C), ugljikov monoksid (do 800 ° C), dušik.

Nakon malo zagrijavanja, suhi se fluor počinje kombinirati s fino mljevenim volframom. Kao rezultat toga nastaje heksafluorid (formula WF 6) - ovo je vrlo zanimljiva tvar koja ima talište 2,5 ° C i vrelište 19,5 ° C. Nakon reakcije s klorom nastaje sličan spoj, ali Reakcija je moguća samo na temperaturi od 600 ° C. WC16, čelični plavi kristal, počinje se topiti na 275 ° C i kuhati na 347 ° C. Volfram tvori slabo stabilne spojeve s jodom i bromom: tetra- i dijodid, penta- i dibromid.

Na visokim temperaturama, volfram se može kombinirati sa selenom, sumporom, dušikom, borom, telurijem, silicijem i ugljikom. Neki od ovih spojeva su iznenađujuće tvrdi, kao i druge izvrsne kvalitete.

Posebno je zanimljiv karbonil (formula W (CO) 6). Tu se volfram kombinira s ugljikovim monoksidom, pa stoga nema nultu valenciju. Volfram karbonil proizvodi se pod posebnim uvjetima, jer krajnje je nestabilan. Na 0 ° C odvaja se od posebne otopine u obliku bezbojnih kristala, nakon što dosegne 50 ° C, karbonil se sublimira, na 100 ° C potpuno se raspada. No zahvaljujući ovom spoju mogu se dobiti guste i tvrde prevlake od volframa (od čistog volframa). Mnogi spojevi volframa, poput samog volframa, vrlo su aktivni. Na primjer, volframov oksid volframov oksid WO 3 ima sposobnost polimerizacije. U tom slučaju nastaju takozvani heteropolni spojevi (njihove molekule mogu sadržavati više od 50 atoma) i izopolni spojevi.

Volfram (VI) oksid WO 3 je kristalna tvar koja ima svijetložutu boju, postaje zagrijana narančastom bojom. Oksid ima talište 1473 ° C i vrelište 1800 ° C. Volframova kiselina koja joj odgovara nije stabilna, u otopini vode taloži se dihidrat, dok gubi jednu molekulu vode na temperaturi od 70 do 100 ° C, a drugu molekulu na temperaturi od 180 do 350 ° C.

Anioni volframovih kiselina skloni su stvaranju polispojeva. Kao rezultat reakcije s koncentriranim kiselinama nastaju mješoviti anhidridi:

12WO 3 + H 3 PO 4 = H 3.

Kao rezultat reakcije volframovog oksida i metalnog natrija, dobiva se nestehiometrijski natrij volfstat, koji se naziva "volframova bronca":

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

U procesu redukcije volframovog oksida vodikom, tijekom odvajanja dobivaju se hidratizirani oksidi sa mješovitim oksidacijskim stanjem, koji se nazivaju "volframovo plavo":

WO 3 - n (OH) n, n = 0,5–0,1.

WO 3 + Zn + HCl = ("plava"), W205 (OH) (smeđa)

Volfram (VI) oksid je međuprodukt u procesu proizvodnje volframa, kao i njegovih spojeva. Sastavni je dio pojedinačnih keramičkih pigmenata i industrijski važnih katalizatora hidrogeniranja.

WCl 6 - Viši volframov klorid, nastao kao rezultat interakcije metalnog volframa ili volframovog oksida s klorom, fluorom ili tetrakloridom ugljika. Nakon redukcije volframovog klorida s aluminijem, zajedno s ugljikovim monoksidom nastaje volframov karbonil:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (na zraku)