Kur naudojamas didelio tankio volframas. Volframo tankis

Volframas taip pat priklauso aukštai ugniai atsparių metalų grupei. Jį Švedijoje atrado chemikas, vardu Scheele. Būtent jis pirmasis 1781 m. Išskyrė nežinomo metalo oksidą iš volframito mineralo. Mokslininkui pavyko gryną volframą gauti po 3 metų.

apibūdinimas

Volframas priklauso medžiagų grupei, kuri dažnai naudojama įvairiose pramonės šakose. Jis žymimas raide W o periodinėje lentelėje yra serijos numeris 74. Jai būdinga šviesiai pilka spalva. Viena iš būdingų savybių yra didelis atsparumas ugniai. Volframo lydymosi temperatūra yra 3380 laipsnių Celsijaus. Jei atsižvelgsime į tai taikymo požiūriu, tada svarbiausios šios medžiagos savybės yra šios:

• tankis;
• lydymosi temperatūra;
• elektrinė varža;
• linijinio plėtimosi koeficientas.

Apskaičiuojant būdingas savybes, būtina pabrėžti aukštą virimo temperatūrą, esančią 5 900 laipsnių Celsijaus lygiu... Kitas bruožas yra mažas garavimo greitis. Jis nėra aukštas net esant 2000 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Dėl tokios savybės kaip elektros laidumas šis metalas yra 3 kartus didesnis už tokį įprastą lydinį kaip varis.

Volframo naudojimą ribojantys veiksniai

Yra keletas veiksnių, ribojančių šios medžiagos naudojimą:

• didelio tankio;
• didelis polinkis į trapumą žemoje temperatūroje;
• mažas atsparumas oksidacijai.

Savo išvaizda volframas primena įprastą plieną... Pagrindinė jo paskirtis daugiausia susijusi su aukšto stiprumo charakteristikų lydinių gamyba. Šį metalą galima apdoroti, bet tik tada, kai jis yra iš anksto pašildytas. Priklausomai nuo pasirinkto gydymo tipo, šildymas atliekamas iki tam tikros temperatūros. Pavyzdžiui, jei užduotis yra suklastoti strypus iš volframo, ruošinys turi būti iš anksto pašildytas iki 1450–1500 laipsnių Celsijaus temperatūros.

100 metų volframas nebuvo naudojamas komerciniais tikslais. Jo naudojimas gaminant įvairius metodus buvo apribotas dėl aukšto lydymosi temperatūros.

Pramoninio naudojimo pradžia siejama su 1856 m., Kai jis pirmą kartą buvo naudojamas įrankių plieno rūšims legiruoti. Jų gamybos metu į kompoziciją buvo pridėta volframo, kurio bendra dalis sudarė iki 5%. Šio metalo buvimas plieno sudėtyje leido padidinti tekinimo staklių pjovimo greitį nuo 5 iki 8 m per minutę.

XIX amžiaus antrosios pusės pramonės plėtrai būdinga aktyvi staklių pramonės plėtra. Įrangos paklausa kasmet nuolat augo, todėl mašinų gamintojai turėjo gauti aukštos kokybės mašinų charakteristikas ir, be to, padidinti jų veikimo greitį. Pirmasis impulsas didinti pjovimo greitį buvo volframo naudojimas.

Jau XX amžiaus pradžioje pjovimo greitis buvo padidintas iki 35 metrų per minutę... Tai buvo pasiekta legiruojant plieną ne tik volframu, bet ir kitais elementais:

• molibdenas;
• chromas;
• vanadžio.

Vėliau mašinų pjovimo greitis padidėjo iki 60 metrų per minutę. Tačiau, nepaisant tokių aukštų rodiklių, ekspertai suprato, kad yra galimybė pagerinti šią savybę. Specialistai ilgai negalvojo, kokį metodą pasirinkti, norint padidinti pjovimo greitį. Jie ėmėsi naudoti volframą, bet jau karbidų pavidalu, aljansu su kitais metalais ir jų rūšimis. Šiais laikais gana įprasta pjauti metalą mašinose, kurių greitis yra 2000 metrų per minutę.

Kaip ir bet kuri medžiaga, volframas turi savo ypatybes, dėl kurių jis pateko į strateginių metalų grupę. Mes jau minėjome aukščiau, kad vienas iš šio metalo privalumų yra didelis atsparumas ugniai. Dėl šios savybės medžiaga gali būti naudojama gijų gamybai.

Jo lydymosi temperatūra yra esant 2500 laipsnių temperatūrai... Tačiau tik ši kokybė neapsiriboja teigiamomis šios medžiagos savybėmis. Jis taip pat turi kitų privalumų, kuriuos reikia paminėti. Vienas iš jų yra didelis stiprumas, parodytas esant normaliai ir aukštai temperatūrai. Pavyzdžiui, kai geležis ir jos pagrindu pagaminti lydiniai pašildomi iki 800 laipsnių Celsijaus temperatūros, stiprumas sumažėja 20 kartų. Tomis pačiomis sąlygomis volframo stiprumas sumažėja tik tris kartus. Esant 1500 laipsnių Celsijaus temperatūrai, geležies stiprumas praktiškai sumažėja iki nulio, tačiau volframo atveju jis yra geležies lygyje esant įprastoms temperatūroms.

Šiandien 80% pasaulyje pagaminto volframo daugiausia naudojamas aukštos kokybės plienui gaminti. Daugiau nei pusėje mašinų gamybos įmonių naudojamo plieno yra volframo. Jie naudoja juos kaip pagrindinę medžiagą. turbinos dalims, pavarų dėžės, taip pat naudoti tokias medžiagas kompresorių mašinoms gaminti. Volframo turintys mašininiai plienai naudojami velenams, krumpliaračiams ir vientisam suklastotam rotoriui gaminti.

Be to, jie naudojami alkūniniams velenams, švaistikliams gaminti. Volframo ir kitų legiruojančių elementų pridėjimas prie mašinų gamybos plieno padidina jų kietumą. Be to, galima gauti smulkiagrūdę struktūrą. Be to, padidėja mašinų gamybos plieno kietumas ir stiprumas.

Gaminant karščiui atsparius lydinius, volframo naudojimas yra viena iš būtinų sąlygų. Poreikis naudoti šį metalą atsiranda dėl to, kad jis yra vienintelis, galintis atlaikyti dideles apkrovas aukštoje temperatūroje, viršijančioje geležies lydymosi vertę. Volframas ir šio metalo pagrindo junginiai pasižymi dideliu stiprumu ir geru elastingumu. Šiuo atžvilgiu jie yra pranašesni už kitus metalus, įtrauktus į ugniai atsparių medžiagų grupę.

Minusai

Tačiau, išvardijant volframo privalumus, reikėtų pažymėti ir trūkumai, būdingi šiai medžiagai.

Šiuo metu gaminamame volframe yra 2% torio. Šis lydinys vadinamas thoriated volframu. Jam būdinga tempiamasis stipris 70 MPa esant 2420 laipsnių temperatūrai. Nors šio rodiklio vertė nėra didelė, pastebime, kad tik 5 metalai kartu su volframu nekeičia savo kietosios būsenos esant tokiai temperatūrai.

Šiai grupei priklauso molibdenas, kurio lydymosi temperatūra yra 2625 laipsniai. Kitas metalas yra technecis. Tačiau mažai tikėtina, kad jo pagrindu pagaminti lydiniai artimiausiu metu bus gaminami. Rėnis ir tantalas nėra labai patvarūs tokiomis temperatūros sąlygomis. Todėl volframas yra vienintelė medžiaga, galinti užtikrinti pakankamą stiprumą esant aukštai temperatūrai. Dėl to, kad jis yra vienas iš nedaugelio, jei yra galimybė jį pakeisti, gamintojai naudoja alternatyvą.

Tačiau gaminant atskirus komponentus nėra medžiagų, galinčių visiškai pakeisti volframą. Pavyzdžiui, gaminant elektros lempų siūlus ir nuolatinės srovės lankinių lempų anodus, naudojamas tik volframas, nes tiesiog nėra tinkamų pakaitalų. Taip pat jis naudojamas elektrodų gamyboje argono lankiniam ir atominiam-vandenilio suvirinimui. Be to, naudojant šią medžiagą, gaminamas kaitinimo elementas, naudojamas nuo 2000 laipsnių Celsijaus.

Taikymas

Volframas ir jo pagrindu pagaminti lydiniai yra plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose. Jie naudojami orlaivių variklių gamyboje, naudojami raketų srityje, taip pat kosminių technologijų gamyboje. Šiose srityse, naudojant šiuos lydinius, gaminami reaktyviniai purkštukai ir raketų variklių kritinių sekcijų intarpai. Be to, tokios medžiagos naudojamos kaip pagrindinės raketų lydinių gamybos medžiagos.

Lydinių gamyba iš šio metalo turi vieną savybę, kuri yra susijusi su šios medžiagos atsparumu ugniai. Esant aukštai temperatūrai, daugelis metalų keičia savo būseną ir virsti dujomis arba labai lakūs skysčiai. Todėl, norint gauti lydinius, kuriuose yra volframo, naudojami miltelių metalurgijos metodai.

Tokie metodai apima metalo miltelių mišinio presavimą, po to sukepinimą ir tolesnį jų lydymą, atliekamą elektrodų krosnyse. Kai kuriais atvejais sukepinti volframo milteliai papildomai įmirkomi skystu kokio nors kito metalo tirpalu. Taigi gaunami pseudo lydiniai iš volframo, vario, sidabro, kurie naudojami kontaktams elektros instaliacijose. Palyginti su variu, tokių gaminių patvarumas yra 6-8 kartus didesnis.

Šis metalas ir jo lydiniai turi didelių perspektyvų toliau plėsti taikymo sritį. Visų pirma reikia pažymėti, kad, priešingai nei nikelis, šios medžiagos gali veikti „ugningose“ sienose. Volframo gaminių naudojimas vietoj nikelio padidina elektrinių veikimo parametrus. Ir tai veda prie didinant įrangos efektyvumą... Be to, volframo pagrindu pagaminti gaminiai gali lengvai atlaikyti atšiaurią aplinką. Taigi galime drąsiai teigti, kad artimiausiu metu volframas ir toliau vadovaus tokių medžiagų grupei.

Volframas taip pat prisidėjo prie elektrinės kaitinamosios lempos tobulinimo proceso. Iki 1898 m. Šiuose elektros šviestuvuose buvo naudojamas anglies siūlas.

• tai buvo lengva padaryti;
• jo gamyba buvo nebrangi.

Vienintelis anglies gijų trūkumas buvo tas gyvenimas ji turėjo mažą. Po 1898 m. Lempų anglies siūlai turėjo konkurentą osmio pavidalu. Nuo 1903 m. Tantalis buvo naudojamas elektros lempoms gaminti. Tačiau jau 1906 m. Volframas pakeitė šias medžiagas ir buvo pradėtas naudoti kaitinamųjų lempų gijų gamybai. Jis taip pat naudojamas šiandien gaminant šiuolaikines lemputes.

Kad ši medžiaga būtų labai atspari karščiui, ant metalo paviršiaus uždedamas renio ir torio sluoksnis. Kai kuriais atvejais volframo siūlai gaminami pridedant renio. Taip yra dėl to, kad aukštoje temperatūroje šis metalas pradeda išgaruoti, ir tai lemia tai, kad šios medžiagos siūlai tampa plonesni. Į kompoziciją pridėjus renio, garavimo poveikis sumažėja 5 kartus.

Šiais laikais volframas aktyviai naudojamas ne tik elektrotechnikos gamyboje, bet ir įvairių karinės pramonės produktų... Jo priedas prie ginklų plieno užtikrina aukštą šio tipo medžiagų našumą. Be to, tai leidžia pagerinti šarvų apsaugos charakteristikas, taip pat padaryti šarvus pradurtus apvalkalus efektyvesnius.

Išvada

Volframas yra viena iš paklausiausių medžiagų, naudojamų metalurgijoje. Pridėjus jį prie pagamintų plienų sudėties, padidėja jų savybės. Jie tampa atsparesni šiluminiam įtempiui, be to, kyla lydymosi temperatūra, o tai ypač svarbu gaminiams, naudojamiems ekstremaliomis sąlygomis. esant aukštai temperatūrai... Naudojimas gaminant įvairią įrangą, gaminius ir elementus, iš šio metalo pagamintus mazgus arba jų pagrindu pagamintus lydinius, leidžia pagerinti įrangos charakteristikas ir padidinti jų darbo efektyvumą.

Volframas- labiausiai ugniai atsparus metalas. Tik nemetalinis elementas, anglis, turi aukštesnę lydymosi temperatūrą. Chemiškai atsparus standartinėmis sąlygomis. Pavadinimas „Wolframium“ į elementą buvo perkeltas iš mineralinio volframito, žinomo dar XVI a. vadinamas lat. Spuma lupi („vilko putos“) arba jis. Vilkas Rahmas („vilkų kremas“, „kremas iš vilkų“). Pavadinimas atsirado dėl to, kad volframas, lydimas alavo rūdų, trukdė lydyti alavą, paversdamas jį šlakų putomis („ryja alavą kaip vilkas avis“).

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Volframo kristalas turi į kūną orientuotas kubines groteles. Volframo kristalai šaltyje pasižymi mažu plastiškumu, todėl presuojant miltelius jie praktiškai nekeičia savo pagrindinės formos ir dydžio, o milteliai sutankinami daugiausia dėl santykinio dalelių judėjimo.

Į kūną orientuotoje kubinėje volframo ląstelėje atomai yra viršūnėse ir ląstelės centre, t.y. vienoje ląstelėje yra du atomai. Bcc struktūra nėra artimiausia atomų pakuotė. Kompaktiškumo koeficientas yra 0,68. Volframo kosminė grupė Im3m.

SAVYBĖS

Volframas yra blizgus šviesiai pilkas metalas, kurio lydymosi ir virimo temperatūra yra aukščiausia (daroma prielaida, kad seaborgium yra dar ugniai atsparesnis, tačiau kol kas to negalima tvirtai teigti - seborgijos tarnavimo laikas yra labai trumpas). Lydymosi temperatūra - 3695 K (3422 ° C), verda 5828 K (5555 ° C) temperatūroje. Gryno volframo tankis yra 19,25 g / cm³. Turi paramagnetines savybes (jautrumas magnetui 0,32 · 10-9). Brinelio kietumas 488 kg / mm², elektrinė varža esant 20 ° C - 55 · 10−9 Ohm · m, esant 2700 ° C - 904 · 10−9 Ohm · m. Atkaitinto volframo garso greitis yra 4290 m / s. Tai yra paramagnetas.

Volframas yra vienas sunkiausių, sunkiausių ir ugniai atspariausių metalų. Gryna forma tai yra sidabriškai baltas metalas, panašus į platiną, maždaug 1600 ° C temperatūroje, jis puikiai tinka kalimui ir gali būti traukiamas į ploną siūlą.

REZERVAI IR GAMYBA

Volframo skalė žemės plutoje yra (pagal Vinogradovą) 1,3 g / t (0,00013% pagal žemės plutos kiekį). Vidutinis jo kiekis uolienose, ppm: ultrabazis - 0,1, bazinis - 0,7, vidutinis - 1,2, rūgštinis - 1,9.

Volframo gavimo procesas vyksta per WO 3 trioksido atskyrimo nuo rūdos koncentratų etapą ir po to redukuojant į metalo miltelius vandeniliu maždaug 700 ° C temperatūroje. Dėl aukštos volframo lydymosi temperatūros kompaktiškai formai gauti naudojami miltelių metalurgijos metodai: susidarę milteliai spaudžiami, sukepinami vandenilio atmosferoje 1200–1300 ° C temperatūroje, tada per juos praleidžiama elektros srovė. Metalas įkaitinamas iki 3000 ° C, o tada sukepinama į monolitinę medžiagą. Zonos lydymas naudojamas vėlesniam valymui ir monokristalinei formai gauti.

KILMĖ

Volframas gamtoje daugiausia susidaro oksiduotų kompleksinių junginių, kuriuos sudaro volframo trioksidas WO 3 su geležies ir mangano arba kalcio oksidų, o kartais ir švino, vario, torio ir retųjų žemių elementų pavidalu. Pramoniniu požiūriu svarbūs yra volframitas (geležies ir mangano volframatas nFeWO 4 * mMnWO 4 - atitinkamai ferberitas ir hubneritas) ir scheelitas (kalcio volframatas CaWO 4). Volframo mineralai paprastai yra įterpti į granito uolienas, todėl vidutinė volframo koncentracija yra 1-2%.

Didžiausi rezervai yra Kazachstane, Kinijoje, Kanadoje ir JAV; taip pat žinomi indėliai Bolivijoje, Portugalijoje, Rusijoje, Uzbekistane ir Pietų Korėjoje. Pasaulinė volframo gamyba yra 49–50 tūkst. Tonų per metus, iš jų 41 Kinijoje, 3,5 Rusijoje; Kazachstanas 0,7, Austrija 0,5. Pagrindinės volframo eksportuotojos: Kinija, Pietų Korėja, Austrija. Pagrindiniai importuotojai: JAV, Japonija, Vokietija, Didžioji Britanija.
Armėnijoje ir kitose šalyse taip pat yra volframo telkinių.

TAIKYMAS

Dėl volframo atsparumo ugniai ir plastiškumo jis yra būtinas šviestuvų, taip pat paveikslėlių ir kitų vakuuminių vamzdžių gijoms.
Dėl didelio tankio volframas yra sunkiųjų lydinių, naudojamų atsvarams, šarvus perveriantiems subkalibro ir strėlės formos plunksnuotiems artilerijos ginklų šoviniams, šarvus perveriančių kulkų šerdims ir ypač dideliam greičiui, pagrindas. giroskopiniai rotoriai, skirti stabilizuoti balistinių raketų skrydį (iki 180 tūkst. aps / min).

Volframas naudojamas kaip elektrodai suvirinant argono lanką. Lydiniams, kurių sudėtyje yra volframo, būdingas atsparumas karščiui, atsparumas rūgštims, kietumas ir atsparumas dilimui. Iš jų gaminami chirurginiai instrumentai (amaloy lydinys), tanko šarvai, torpedos ir kriauklių korpusai, svarbiausios orlaivių dalys ir varikliai, konteineriai radioaktyvioms medžiagoms laikyti. Volframas yra svarbus geriausių įrankių plieno komponentas. Volframas naudojamas aukštos temperatūros vakuuminėse krosnyse kaip kaitinimo elementai. Volframo ir renio lydinys naudojamas tokiose krosnyse kaip termoelementas.

Mechaniniam metalo ir nemetalinių konstrukcinių medžiagų apdirbimui mechaninėje inžinerijoje (tekinimas, frezavimas, obliavimas, kalimas), gręžimui, kasybos pramonėje plačiai naudojami kietieji lydiniai ir kompozicinės medžiagos, kurių pagrindą sudaro volframo karbidas (pvz. WC kristalų kobalto matricoje; Rusijoje plačiai naudojamos markės - VK2, VK4, VK6, VK8, VK15, VK25, T5K10, T15K6, T30K4), taip pat volframo karbido, titano karbido, tantalo karbido mišiniai (TT klasės ypač sunkiomis apdirbimo sąlygomis, pavyzdžiui, karščiui atsparaus plieno kalimo ir obliavimo kaltiniai ir kietos medžiagos gręžimas plaktuku). Jis plačiai naudojamas kaip legiruojantis elementas (dažnai kartu su molibdenu) geležies plienuose ir lydiniuose. „Didelio greičio“ klasės plienuose, kurių žymėjimas prasideda raide P, beveik visada yra volframo. (P18, P6M5. Nuo greito - greitas, greitas).

Volframo sulfidas WS 2 naudojamas kaip aukštos temperatūros (iki 500 ° C) tepalas. Kai kurie volframo junginiai naudojami kaip katalizatoriai ir pigmentai. Volframo monokristaliai (švino, kadmio, kalcio volframai) yra naudojami kaip rentgeno ir kitos jonizuojančiosios spinduliuotės scintiliacijos detektoriai branduolinėje fizikoje ir branduolinėje medicinoje.

Volframo ditelluridas WTe 2 naudojamas šilumai paversti elektros energija (termo-EMF apie 57 μV / K). Dirbtinis radionuklidas 185 W yra naudojamas kaip radioaktyvi etiketė tiriant medžiagas. Stabilus 184 W naudojamas kaip lydinių su uranu-235 komponentas, naudojamas kietojo kūno branduolinių raketų varikliuose, nes tai yra vienintelis įprastas volframo izotopas, turintis mažą šiluminį neutronų surinkimo skerspjūvį (apie 2 tvartus).

Volframas - W

KLASIFIKACIJA

„Nickel-Strunz“ (10-asis leidimas)	1.AE.05
Dana (7 -asis leidimas)	1.1.38.1

Volframas tarp metalų išsiskiria ne tik ugniai atsparumu, bet ir mase. Volframo tankis normaliomis sąlygomis yra 19,25 g / cm³, tai yra maždaug 6 kartus daugiau nei aliuminio. Palyginti su variu, volframas yra 2 kartus sunkesnis. Iš pirmo žvilgsnio didelis tankis gali atrodyti kaip trūkumas, nes iš jo pagaminti produktai bus sunkūs. Tačiau net ir ši metalo savybė buvo pritaikyta technologijose. Volframo privalumai dėl didelio tankio:

1. Galimybė koncentruoti didelę masę mažame tūryje.
2. Apsauga nuo jonizuojančiosios spinduliuotės (radiacijos).

Pirmoji savybė paaiškinama vidine metalo struktūra. Atomo branduolyje yra 74 protonai ir 110 neutronų, tai yra 184 dalelės. Periodinėje cheminių elementų lentelėje, kurioje atomai yra didėjančioje atominėje masėje, volframas yra 74 vietoje. Dėl šios priežasties medžiaga, sudaryta iš sunkiųjų atomų, turės didelę masę. Apsauga nuo radiacijos yra būdinga visoms didelio tankio medžiagoms. Taip yra dėl to, kad jonizuojančioji spinduliuotė, susidūrusi su bet kokia kliūtimi, perduoda jai dalį savo energijos. Tankesnės medžiagos turi didelę dalelių koncentraciją tūrio vienete, todėl jonizuojantys spinduliai labiau susiduria ir atitinkamai praranda daugiau energijos. Metalo naudojimas grindžiamas aukščiau pateiktomis savybėmis.

Volframo naudojimas

Didelis tankis yra didžiulis volframo pranašumas prieš kitus metalus.

Volframas plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose.

Naudojamas pagal didelę metalo masę

Dėl didelio tankio volframas yra vertinga balansavimo medžiaga. Iš jo pagaminti balansavimo svoriai sumažina apkrovas, veikiančias dalis. Taigi jų eksploatavimo laikotarpis pratęsiamas. Volframo programos:

1. Aviacija ir kosmosas. Sunkiųjų metalų dalys subalansuoja efektyvius sukimo momentus. Todėl volframas naudojamas sraigtasparnio menčių, sraigtų, vairų gamybai. Kadangi medžiaga neturi magnetinių savybių, ji naudojama aviacinių borto elektroninių sistemų gamyboje.
2. Automobilių pramonė. Volframas naudojamas ten, kur reikia sutelkti didelę masę nedidelėje erdvėje, pavyzdžiui, automobilių varikliuose, sumontuotuose sunkvežimiuose, brangiuose visureigiuose ir dyzelinėse transporto priemonėse. Be to, volframas yra pelninga medžiaga alkūniniams velenams ir smagračiams, važiuoklės apkrovoms gaminti. Be didelio tankio, metalas pasižymi dideliu elastingumo moduliu, dėl šių savybių jis naudojamas slopinti pavarų vibracijas.
3. Optika. Sudėtingos konfigūracijos volframo svoriai veikia kaip balansuotojai mikroskopuose ir kituose didelio tikslumo optiniuose prietaisuose.
4. Sportinės įrangos gamyba. Volframas naudojamas sporto įrangoje vietoj švino, nes, skirtingai nei pastarasis, jis nekenkia sveikatai ir aplinkai. Pavyzdžiui, medžiaga naudojama golfo lazdų gamybai.
5. Mechanikos inžinerijoje. Vibruojantys plaktukai yra pagaminti iš volframo, su kuriuo jie varo krūvas. Kiekvieno prietaiso viduryje yra besisukantis svoris. Jis paverčia vibracijos energiją varomąja jėga. Dėl to, kad yra volframo, galima naudoti vibracinius plaktukus didelio storio sutankintam dirvožemiui.
6. Tiksliųjų instrumentų gamybai. Giliai gręžiant naudojami tikslūs prietaisai, kurių laikiklis neturi būti veikiamas vibracijos. Šį reikalavimą atitinka volframas, kuris taip pat turi didelį elastingumo modulį. Antivibraciniai laikikliai užtikrina sklandų veikimą, todėl jie naudojami gręžimo ir šlifavimo strypuose, įrankių velenuose. Darbinė įrankio dalis yra pagaminta iš volframo, nes ji padidino kietumą.

Naudojimas pagrįstas gebėjimu apsisaugoti nuo radiacijos

Volframo kolimatoriai chirurgijoje.

• Pagal šį kriterijų volframo lydiniai lenkia ketaus, plieno, švino ir vandens, todėl kolimatoriai ir apsauginiai skydai yra pagaminti iš metalo, kurie naudojami spindulinei terapijai. Volframo lydiniai nėra deformuojami ir yra labai patikimi. Naudojant kelių lapų kolimatorius, galima nukreipti spinduliuotę į tam tikrą paveikto audinio sritį. Terapijos metu pirmiausia imamasi rentgeno spindulių, kad būtų galima lokalizuoti naviko vietą ir nustatyti naviko pobūdį. Tada kolimatoriaus žiedlapiai elektriniu varikliu perkeliami į norimą padėtį. Galima naudoti 120 žiedlapių, kurių pagalba sukuriamas laukas, pakartojantis naviko formą. Be to, didelės spinduliuotės spinduliai nukreipiami į paveiktą vietą. Šiuo atveju navikas apšvitinamas tuo, kad kelių lapų kolimatorius sukasi aplink pacientą. Kad gretimi sveiki audiniai ir aplinka būtų apsaugoti nuo radiacijos, kolimatorius turi būti labai tikslus.
• Radiochirurgijai sukurti specialūs žiediniai kolimatoriai, pagaminti iš volframo, kurių švitinimas nukreiptas į galvą ir kaklą. Prietaisas atlieka didelio tikslumo gama spinduliuotės fokusavimą. Be to, volframas yra kompiuterinių tomografų plokščių dalis, detektorių ir linijinių greitintuvų ekranavimo elementai, dozimetrijos įranga ir neardomieji bandymo prietaisai, konteineriai radioaktyviosioms medžiagoms. Volframas naudojamas gręžimo įrenginiuose. Iš jo gaminami skydai, apsaugantys panardintus instrumentus nuo rentgeno ir gama spinduliuotės.

Volframo lydinio klasifikacija

Tokie kriterijai kaip padidėjęs volframo tankis ir atsparumas ugniai leidžia jį naudoti daugelyje pramonės šakų. Tačiau šiuolaikinės technologijos kartais reikalauja papildomų medžiagų savybių, kurių grynas metalas neturi. Pavyzdžiui, jo elektrinis laidumas yra mažesnis nei vario, o sudėtingos geometrinės formos dalies gamyba yra sudėtinga dėl medžiagos trapumo. Tokiose situacijose padeda nešvarumai. Be to, jų skaičius dažnai neviršija 10%. Pridėjus vario, geležies, nikelio, volframo, kurių tankis išlieka labai didelis (ne mažesnis kaip 16,5 g / cm³), jis geriau praleidžia elektros srovę ir tampa plastiškas, o tai leidžia jį gerai apdoroti.

Leidimas gyventi, VNM, VD

Priklausomai nuo sudėties, lydiniai žymimi skirtingai.

1. VNZH yra volframo lydiniai, kuriuose yra nikelio ir geležies,
2. ВНМ - nikelis ir varis,
3. VD - tik varis.

Etiketėje po didžiosiomis raidėmis yra skaičiai, nurodantys procentą. Pavyzdžiui, VNM 3-2 yra volframo lydinys, į kurį pridėta 3% nikelio ir 2% vario, VNM 5-3 priemaišose yra 5% nikelio ir 3% geležies, VD-30 sudaro 30% vario.

Volframas priklauso ugniai atspariems metalams, kurie yra gana reti žemės plutoje. Taigi žemės plutoje volframo kiekis (procentais) yra apie 10 -5, renio 10-7, molibdeno 3,10 -4, niobio 10 -3, tantalo 2,10 -4 ir vanadžio 1,5,10 -2.

Ugniai atsparūs metalai yra pereinamieji elementai ir yra periodinės elementų lentelės IV, V, VI ir VII grupėse (A pogrupis). Padidėjus atominiam skaičiui, kiekviename pogrupyje padidėja ugniai atsparių metalų lydymosi temperatūra.

Elementai VA ir VIA grupės (vanadis, niobis, tantalis, chromas, molibdenas ir volframas) yra ugniai atsparūs metalai, kurių kūgio formos grotelės yra skirtingos, skirtingai nei kiti ugniai atsparūs metalai, turintys į veidą nukreiptą ir šešiakampę tankiai supakuotą struktūrą.

Yra žinoma, kad pagrindinis veiksnys, lemiantis metalų ir lydinių kristalų struktūrą ir fizines savybes, yra jų tarpatominių ryšių pobūdis. Ugniai atspariems metalams būdingas didelis atomo jungties stiprumas ir dėl to aukšta lydymosi temperatūra, padidėjęs mechaninis stiprumas ir didelis atsparumas elektrai.

Galimybė tirti metalus elektronine mikroskopija leidžia ištirti atominės skalės struktūrines ypatybes, atskleidžia ryšį tarp mechaninių savybių ir išnirimų, krovimo gedimų ir kt. Gauti duomenys rodo, kad būdingos fizinės savybės, išskiriančios ugniai atsparius metalus nuo įprastų vienus lemia elektroninė jų atomų struktūra. Elektronai gali skirtingu laipsniu pereiti iš vieno atomo į kitą, o perėjimo tipas atitinka tam tikro tipo tarpatominį ryšį. Elektroninės struktūros ypatumas lemia aukštą tarpatominių jėgų (obligacijų) lygį, aukštą lydymosi temperatūrą, metalų stiprumą ir jų sąveiką su kitais elementais bei tarpląstelinėmis priemaišomis. Volframo energingai aktyviame apvalkale yra 5 d ir 6 s elektronai.

Iš ugniai atsparių metalų volframo tankis yra didžiausias - 19,3 g / cm 3. Nors, naudojant konstrukcijose, didelis volframo tankis gali būti laikomas neigiamu rodikliu, vis dėlto padidėjęs stiprumas esant aukštai temperatūrai leidžia sumažinti volframo gaminių masę, sumažinant jų dydį.

Ugniai atsparių metalų tankis didele dalimi priklauso nuo jų būklės. Pavyzdžiui, sukepinto volframo strypo tankis svyruoja nuo 17,0-18,0 g / cm 3, o suklastoto strypo, kurio deformacijos greitis yra 75%, tankis yra 18,6-19,2 g / cm 3. Tas pats pastebima ir molibdeno atveju: sukepintos juostos tankis yra 9,2–9,8 g / cm 3, suklastota, kai deformacijos laipsnis yra 75–9,7–10,2 g / cm 3, o liejimas-10,2 g / cm 3.

Kai kurios fizinės volframo, tantalo, molibdeno ir niobio savybės palyginimui pateiktos lentelėje. 1. Volframo šilumos laidumas yra mažesnis nei pusė vario šilumos laidumo, tačiau jis yra daug didesnis nei geležies ar nikelio.

Ugniai atsparūs elementų periodinės lentelės VA, VIA, VIIA metalai turi mažesnį tiesinio plėtimosi koeficientą, palyginti su kitais elementais. Volframas turi mažiausią tiesinio plėtimosi koeficientą, o tai rodo aukštą jo atominių gardelių stabilumą ir yra unikali šio metalo savybė.

Volframo šilumos laidumas yra maždaug 3 kartus mažesnis už atkaitinto vario elektros laidumą, tačiau jis yra didesnis nei geležies, platinos ir fosforito bronzos.

Metalurgijoje metalų tankis skystoje būsenoje yra labai svarbus, nes ši charakteristika lemia judėjimo per kanalus greitį, dujinių ir nemetalinių intarpų pašalinimo procesą ir daro įtaką susitraukiančios ertmės susidarymui. luitai. Volframo atveju ši vertė yra didesnė nei kitų ugniai atsparių metalų. Tačiau kita fizinė savybė - skystų ugniai atsparių metalų paviršiaus įtempimas lydymosi temperatūroje - skiriasi mažiau (žr. 1 lentelę). Žinios apie šią fizinę savybę yra būtinos atliekant tokius procesus kaip apsauginė danga, impregnavimas, lydymas ir liejimas.

Svarbi metalo liejimo savybė yra sklandumas. Jei visų metalų atveju ši vertė nustatoma pilant skystą metalą į spiralinę formą, kai liejimo temperatūra yra aukštesnė nei lydymosi temperatūra 100–200 ° C, tada volframo sklandumas gaunamas ekstrapoliuojant šios vertės empirinę priklausomybę nuo šilumos. sintezės.

Volframas yra stabilus įvairiose dujose, rūgštyse ir kai kuriuose išlydytuose metaluose. Kambario temperatūroje volframas nesąveikauja su druskos, sieros ir fosforo rūgštimis, nėra veikiamas ištirpusių azoto rūgščių ir, mažesniu mastu nei molibdenas, reaguoja į azoto ir vandenilio fluorido rūgščių mišinį. Volframas turi didelį atsparumą korozijai kai kurių šarmų aplinkoje, pavyzdžiui, natrio ir kalio hidroksido aplinkoje, kurioje jis atsparus 550 ° C temperatūrai. Veikiant išlydytam natriui, jis yra stabilus iki 900 ° C , gyvsidabris iki 600 ° C, galis iki 800 ir bismutas iki 980 ° C. Šių skystų metalų korozijos greitis neviršija 0,025 mm / metus. Esant 400–490 ° C temperatūrai, volframas pradeda oksiduotis ore ir deguonyje. Silpna reakcija vyksta kaitinant iki 100 ° C druskos, azoto ir vandenilio fluorido rūgštyse. Vandenilio ir azoto rūgščių mišinyje volframas greitai ištirpsta. Sąveika su dujinėmis terpėmis prasideda esant temperatūrai (° C): su chloru 250, su fluoru 20. Anglies diokside volframas oksiduojamas 1200 ° C temperatūroje, amoniake reakcija nevyksta.

Ugniai atsparių metalų oksidacijos reguliarumą daugiausia lemia temperatūra. Volframas iki 800–1000 ° C turi parabolinį oksidacijos modelį, o virš 1000 ° C-linijinis.

Didelis atsparumas korozijai skystose metalinėse terpėse (natrio, kalio, ličio, gyvsidabrio) leidžia naudoti volframą ir jo lydinius elektrinėse.

Volframo stiprumo savybės priklauso nuo medžiagos būklės ir temperatūros. Kaltinių volframo strypų tempiamasis stipris po perkristalinimo kinta priklausomai nuo bandymo temperatūros nuo 141 kgf / mm 2 esant 20 ° C iki 15,5 kgf / mm 2 esant 1370 ° C temperatūrai. Volframas, gautas miltelių metalurgijos metodu, kai temperatūra keičiasi nuo 1370 iki 2205 ° C turi? b = 22,5 × 6,3 kgf / mm 2. Volframo stiprumas ypač padidėja šalčio deformacijos metu. Vielos, kurios skersmuo yra 0,025 mm, tempiamasis stipris yra 427 kgf / mm 2.

Deformuoto komerciškai gryno volframo HB 488 kietumas, atkaitintas HB 286. Tuo pačiu metu toks didelis kietumas išlieka iki temperatūros, artimos lydymosi temperatūrai, ir labai priklauso nuo metalo grynumo.

Elastinis modulis yra maždaug susijęs su lydymosi temperatūros atominiu tūriu

kur T pl yra absoliuti lydymosi temperatūra; V aТ - atominis tūris; K yra konstanta.

Skiriamasis volframo bruožas tarp metalų taip pat yra didelė tūrinė deformacija, kuri nustatoma pagal išraišką

kur E yra pirmosios rūšies elastingumo modulis, kgf / mm 2; a -skersinės deformacijos koeficientas.

Skirtukas 3 iliustruoja plieno, ketaus ir volframo tūrinės deformacijos pokyčius, apskaičiuotus naudojant aukščiau pateiktą išraišką.

Komerciniu požiūriu gryno volframo plastiškumas esant 20 ° C yra mažesnis nei 1% ir padidėja po elektronų pluošto zonos valymo nuo priemaišų, taip pat pridėjus 2% torio oksido. Didėjant temperatūrai, plastiškumas didėja.

Didelė IV, V, VIA grupių metalų tarpląstelinių jungčių energija lemia jų didelį stiprumą kambario ir aukštesnėje temperatūroje. Ugniai atsparių metalų mechaninės savybės labai priklauso nuo jų grynumo, gamybos metodų, mechaninio ir terminio apdorojimo, pusgaminių rūšies ir kitų veiksnių. Dauguma literatūroje paskelbtos informacijos apie ugniai atsparių metalų mechanines savybes buvo gauta apie nepakankamai grynus metalus, nes lydymas vakuuminėmis sąlygomis buvo pradėtas naudoti palyginti neseniai.

Fig. 1 parodyta ugniai atsparių metalų lydymosi temperatūros priklausomybė nuo padėties periodinėje elementų lentelėje.

Palyginus volframo po lanko lydymo ir miltelių metalurgijos būdu gauto volframo mechanines savybes, matyti, kad nors jų galutinis stiprumas skiriasi nežymiai, lanko tirpstantis volframas pasirodo labiau lankstus.

Volframo Brinelio kietumas sukepinto strypo pavidalu yra HB 200-250, o valcuoto šalto apdorojimo lakšto HB 450-500-molibdeno kietumas atitinkamai HB 150-160 ir HB 240-250.

Volframo lydymas atliekamas siekiant padidinti jo plastiškumą, tam naudojami pakaitiniai elementai. Vis daugiau dėmesio skiriama bandymams padidinti VIA grupės metalų lankstumą, pridedant nedidelį kiekį VII ir VIII grupių elementų. Plastiškumo padidėjimas paaiškinamas tuo, kad lydant pereinamuosius metalus su priedais, lydinyje susidaro nevienalytis elektronų tankis dėl legiruojančių elementų elektronų lokalizacijos. Šiuo atveju legiruojančio elemento atomas keičia tarpatominių ryšių jėgas gretimame tirpiklio tūryje; tokio tūrio ilgis turėtų priklausyti nuo legiruotų ir legiruotų metalų elektroninės struktūros.

Kuriant volframo lydinius sunku tai, kad dar nepavyko užtikrinti reikiamo plastiškumo didėjant stiprumui. Mechaninės volframo lydinių, legiruotų molibdeno, tantalo, niobio ir torio oksido savybės (trumpalaikių bandymų metu), pateiktos lentelėje. 4.

Lydant volframą su molibdenu, galima gauti lydinių, kurie savo stiprumo savybėmis yra pranašesni už nelegiruotą volframą iki 2200 ° C temperatūros (žr. 4 lentelę). 1650 ° C temperatūroje padidėjus tantalo kiekiui nuo 1,6 iki 3,6%, stiprumas padidėja 2,5 karto. Kartu su tuo pailgėjimas sumažėja 2 kartus.

Buvo sukurti ir kuriami kritulių sukietinti ir sudėtingai legiruoti volframo lydiniai, kuriuose yra molibdeno, niobio, hafnio, cirkonio ir anglies. Pavyzdžiui, šios kompozicijos: 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.

Lydinio W - 0,48% Zr -0,048% C turi? b = 55,2 kgf / mm 2 esant 1650 ° C ir 43,8 kgf / mm 2 esant 1925 ° C temperatūrai.

Volframo lydiniai, turintys tūkstantųjų procentų boro, dešimtadalių procentų cirkonio, hafnio ir apie 1,5% niobio, pasižymi didelėmis mechaninėmis savybėmis. Šių lydinių tempiamasis stipris esant aukštai temperatūrai yra 54,6 kgf / mm 2 esant 1650 ° C temperatūrai, 23,8 kgf / mm 2 esant 2200 ° C temperatūrai ir 4,6 kgf / mm 2 esant 2760 ° C temperatūrai. Tačiau pereinamoji temperatūra (apie 500 ° C) ) tokių lydinių nuo plastinės iki trapios būsenos yra gana didelis.

Literatūroje pateikiama informacija apie volframo lydinius, kurių temperatūra 0,01 ir 0,1% C, kuriems būdingas tempiamasis stipris, kuris yra 2–3 kartus didesnis nei perkristalizuoto volframo tempiamasis stipris.

Renis žymiai padidina volframo lydinių atsparumą karščiui (5 lentelė).

Labai ilgą laiką ir dideliu mastu volframas ir jo lydiniai buvo naudojami elektros ir vakuuminėse technologijose. Volframas ir jo lydiniai yra pagrindinė galingų elektrinių vakuuminių prietaisų gijų, elektrodų, katodų ir kitų konstrukcinių elementų gamybos medžiaga. Didelis spinduliavimas ir šviesos srautas kaitrinėje būsenoje, mažas garų slėgis daro volframą viena iš svarbiausių šios pramonės šakos medžiagų. Grynas (be priedų) volframas naudojamas elektriniuose vakuuminiuose prietaisuose, gaminant dalis, veikiančias žemoje temperatūroje, kurios nėra iš anksto apdorotos aukštesnėje nei 300 ° C temperatūroje.

Įvairių elementų priedai žymiai keičia volframo savybes. Tai leidžia sukurti reikiamų charakteristikų volframo lydinius. Pavyzdžiui, elektrinio vakuuminio įtaiso dalims, kurioms reikia naudoti nenukritusį volframą iki 2900 ° C temperatūroje ir esant aukštai pirminio perkristalinimo temperatūrai, naudojami lydiniai su silicio-šarmų arba aliuminio priedais. Silicio šarmų ir torio priedai padidina perkristalinimo temperatūrą ir padidina volframo stiprumą esant aukštai temperatūrai, o tai leidžia gaminti dalis, veikiančias iki 2100 ° C temperatūroje padidėjusio mechaninio įtempio sąlygomis.

Elektroninių ir dujų išlydžio įtaisų, generatorių lempų kablių ir spyruoklių katodai, siekiant padidinti išmetamųjų teršalų savybes, yra pagaminti iš volframo su torio oksido priedu (pavyzdžiui, VT-7, VT-10, VT-15 klasės, su torio oksido kiekis atitinkamai 7, 10 ir 15%).

Aukštos temperatūros termoporos gaminamos iš volframo-renio lydinių. Volframas be priedų, kuriame leidžiama padidinti priemaišų kiekį, naudojamas gaminant šaltas elektrinio vakuuminio įtaiso dalis (stiklo įvorės, skersiniai). Blykstės lempų elektrodus ir dujų išlydžio lempų šaltus katodus rekomenduojama gaminti iš volframo lydinio su nikeliu ir bariu.

Dirbant aukštesnėje nei 1700 ° C temperatūroje, reikia naudoti BB-2 lydinius (volframo moniobio). Įdomu pastebėti, kad atliekant trumpalaikius bandymus, lydinių, kurių niobio kiekis yra nuo 0,5 iki 2%, tempiamasis stipris 1650 ° C temperatūroje yra 2–2,5 karto didesnis nei nelegiruotojo volframo. Patvariausias lydinys yra volframas su 15% molibdeno. W-Re-Th O 2 lydiniai turi gerą apdirbamumą, palyginti su W-Re lydiniais; pridėjus torio dioksido, galima apdoroti, pavyzdžiui, tekinti, malti, gręžti.

Volframo lydymas su reniu padidina jo plastiškumą, o stiprumo savybės tampa maždaug vienodos didėjant temperatūrai. Į volframo lydinius pridėjus smulkių oksidų, padidėja jų elastingumas. Be to, šie priedai žymiai pagerina apdirbamumą.

Volframo lydiniai su reniu (W - 3% Re; W - 5% Re; W - 25% Re) naudojami temperatūrai iki 2480 ° C matuoti ir kontroliuoti plieno gamyboje ir kitose technologijose. Volframo-renio lydinių panaudojimas rentgeno vamzdžių antikatodų gamyboje didėja. Šiuo lydiniu padengti molibdeno antikatodai veikia esant dideliam stresui ir turi ilgesnį tarnavimo laiką.

Didelis volframo elektrodų jautrumas vandenilio jonų koncentracijos pokyčiams leidžia juos naudoti potenciometriniam titravimui. Tokie elektrodai naudojami vandeniui ir įvairiems tirpalams valdyti. Jie yra paprastos konstrukcijos ir turi mažą elektrinę varžą, todėl jie yra perspektyvūs kaip mikroelektrodai tiriant beveik elektrodų sluoksnio atsparumą rūgščiai elektrocheminiuose procesuose.

Volframo trūkumai yra jo mažas plastiškumas (?<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.

Nemažai elektros pramonei skirtų dalių ir variklio purkštukų įdėklai yra pagaminti iš volframo, įmirkyto variu arba sidabru. Ugniai atsparios kietosios fazės (volframo) sąveika su impregnuojančiu metalu (variu arba sidabru) yra tokia, kad tarpusavio metalų tirpumo praktiškai nėra. Volframo drėkinimo su skystu variu ir sidabru sąlyčio kampai yra gana maži dėl didelės volframo paviršiaus energijos, ir tai pagerina sidabro ar vario prasiskverbimą. Volframas, įmirkytas sidabru arba variu, iš pradžių buvo gaminamas dviem būdais: visiškai panardinant volframo ruošinį į išlydytą metalą arba iš dalies panardinant pakabintą volframo ruošinį. Taip pat yra impregnavimo metodų, naudojant skystą hidrostatinį slėgį arba vakuuminį siurbimą.

Elektriniai kontaktai, įmirkyti sidabru arba variu iš volframo, gaminami taip. Pirma, volframo milteliai tam tikromis technologinėmis sąlygomis presuojami ir sukepinami. Tada gautas ruošinys yra impregnuotas. Atsižvelgiant į gautą ruošinio poringumą, keičiasi impregnuojančio agento dalis. Taigi vario kiekis volframe gali svyruoti nuo 30 iki 13%, kai specifinis presavimo slėgis pasikeičia nuo 2 iki 20 tf / cm 2. Impregnuotų medžiagų gavimo technologija yra gana paprasta, ekonomiška, o tokių kontaktų kokybė yra aukštesnė, nes vienas iš komponentų suteikia medžiagai didelį kietumą, atsparumą erozijai, aukštą lydymosi temperatūrą, o kitas padidina jos elektros laidumą.

Geri rezultatai gaunami naudojant impregnuotą volframą su variu arba sidabru kieto kuro variklių purkštukų įdėklų gamybai. Padidėjus tokioms impregnuoto volframo savybėms kaip šilumos laidumas ir elektros laidumas, šilumos plėtimosi koeficientas, žymiai padidėja variklio patvarumas. Be to, impregnuojančio metalo išgarinimas iš volframo veikiant varikliui turi teigiamą poveikį, sumažina šilumos srautus ir sumažina degimo produktų erozinį poveikį.

Volframo milteliai naudojami poringoms medžiagoms elektrostatinio jonų variklio dalims gaminti. Volframo naudojimas šiems tikslams leidžia pagerinti jo pagrindines charakteristikas.

Volframo purkštukų, sustiprintų dispersiniais oksidais ZrO2, MgO2, V2O3, HfO 2, šiluminės erozijos savybės padidėja, palyginti su purkštukais, pagamintais iš sukepinto volframo. Po tinkamo paruošimo ant volframo paviršiaus padengiamos galvaninės dangos, siekiant sumažinti koroziją aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, padengimas nikeliu, kuris atliekamas elektrolite, kuriame yra 300 g / l natrio sulfato, 37,5 g / l boro rūgšties esant srovei. tankis 0,5-11 A / dm 2, temperatūra 65 ° С ir pH = 4.

Volframas yra 4 grupės cheminis elementas, kurio atominis numeris 74 yra Dmitrijaus Ivanovičiaus Mendelejevo periodinėje lentelėje, žymimas W (Wolframium). Metalas buvo atrastas ir izoliuotas dviejų ispanų chemijos mokslininkų, brolių d'Eluyardo 1783 m. Pats pavadinimas „Wolframium“ perėjo iš elemento iš anksčiau žinomo mineralinio volframito, kuris buvo žinomas dar XVI amžiuje, tada jis buvo vadinamas „vilkų putomis“ arba lotyniškai „Spuma lupi“, vokiškai ši frazė skamba taip „Vilkas Rahmas“ (volframas). Pavadinimas buvo susijęs su tuo, kad volframas, lydimas alavo rūdų, labai trukdė alavo lydymui, nes jis perkėlė alavą į šlakų putas (apie šį procesą žmonės pradėjo sakyti: „Alavas ryja kaip vilkas avis!“). Šiuo metu JAV, Prancūzijoje, Didžiojoje Britanijoje ir kai kuriose kitose šalyse volframui pavadinti naudojamas pavadinimas „volframas“ (iš švediško „tung sten“, kuris verčiamas kaip „sunkusis akmuo“).

Volframas yra pilkas, kietas pereinamasis metalas. Pagrindinis volframo panaudojimas yra pagrindo vaidmuo ugniai atspariose medžiagose metalurgijoje. Volframas yra labai atsparus ugniai; įprastomis sąlygomis metalas yra chemiškai atsparus.

Volframas nuo visų kitų metalų skiriasi neįprastu kietumu, sunkumu ir atsparumu ugniai. Nuo seniausių laikų žmonės vartojo posakį „sunkus kaip švinas“ arba „sunkesnis už šviną“, „švininiai vokai“ ir kt. Tačiau šiose alegorijose būtų teisingiau vartoti žodį „volframas“. Šio metalo tankis yra beveik dvigubai didesnis nei švino, tiksliau, 1,7 karto. Atsižvelgiant į visa tai, volframo atominė masė yra mažesnė ir jo vertė yra 184, o švino - 207.

Volframas yra šviesiai pilkas metalas, turintis aukščiausią lydymosi ir virimo temperatūrą. Dėl volframo plastiškumo ir ugniai atsparumo jį galima naudoti kaip apšvietimo prietaisų siūlus, vaizdo vamzdeliuose ir kituose vakuuminiuose vamzdeliuose.

Yra žinoma dvidešimt volframo mineralų. Labiausiai paplitęs: schematinių volframito grupės mineralai, kurie yra pramoninės svarbos. Retesnis yra volframito sulfidas, t.y. volframensitas (WS2) ir į oksidus panašūs junginiai- ferro- ir cuprotungstitas, volframitas, hidrotungstitas. Vadai, psilomelanai, turintys daug volframo, yra plačiai paplitę.

Priklausomai nuo atsiradimo sąlygų, morfologijos ir volframo nuosėdų tipo, kuriant juos naudojami atviri, požeminiai ir kombinuoti metodai.

Šiuo metu nėra metodų, kaip volframą gaminti tiesiogiai iš koncentratų. Šiuo atžvilgiu tarpiniai junginiai pirmiausia išskiriami iš koncentrato, o tada iš jų gaunamas metalinis volframas. Volframo atskyrimas apima: koncentratų skaidymą, tada metalo virsmą junginiais, nuo kurių jis yra atskirtas nuo kitų lydinčių elementų. Volframo rūgšties išskyrimas, t.y. grynas cheminis junginys volframas, toliau gaminamas metalo pavidalo volframas.

Volframas naudojamas metalo apdirbimo, statybos ir kasybos pramonės mašinų ir įrangos gamyboje, lempų ir lempų gamyboje, transporto ir elektronikos pramonėje, chemijos pramonėje ir kitose srityse.

Iš volframo plieno pagamintas įrankis gali atlaikyti milžiniškus intensyviausių metalo apdirbimo procesų greičius. Pjovimo greitis su tokiu įrankiu paprastai matuojamas dešimtimis metrų per sekundę.

Volframas gamtoje pasiskirsto gana prastai. Metalo kiekis žemės plutoje pagal svorį yra apie 1,3 · 10–4%. Pagrindiniai mineralai, kurių sudėtyje yra volframo, yra natūraliai esantys volframai: scheelitas, iš pradžių vadinamas volframu, ir volframitas.

Biologinės savybės

Biologinis volframo vaidmuo yra nereikšmingas. Volframas savo savybėmis labai panašus į molibdeną, tačiau, skirtingai nei pastarasis, volframas nėra esminis elementas. Nepaisant to, volframas gali pakeisti molibdeną gyvūnuose ir augaluose, bakterijose, o slopina nuo Mo priklausomų fermentų, pavyzdžiui, ksantino oksidazės, aktyvumą. Gyvūnams kaupiantis volframo druskoms, sumažėja šlapimo rūgšties kiekis, padidėja hipoksantino ir ksantino kiekis. Volframo dulkės, kaip ir kitos metalo dulkės, dirgina kvėpavimo sistemą.

Vidutiniškai per dieną su maistu į žmogaus organizmą patenka apie 0,001-0,015 miligramo volframo. Pačio elemento, kaip ir volframo druskos, įsisavinimas žmogaus virškinimo trakte yra 1-10%, blogai tirpstančių volframo rūgščių - iki 20%. Volframas daugiausia kaupiasi kauliniame audinyje ir inkstuose. Kauluose yra apie 0,00025 mg / kg, o žmogaus kraujyje - apie 0,001 mg / l volframo. Metalas paprastai natūraliai išsiskiria iš organizmo su šlapimu. Tačiau 75% radioaktyvaus volframo izotopo 185W išsiskiria su išmatomis.

Volframo mitybos šaltiniai ir jo kasdienis poreikis dar nebuvo ištirti. Toksiška dozė žmogaus organizmui dar nenustatyta. Žiurkių mirtis įvyksta dėl šiek tiek daugiau nei 30 mg medžiagos. Medicinoje manoma, kad volframas neturi metabolinio, kancerogeninio ir teratogeninio poveikio žmonėms ir gyvūnams.

Volframo elementinės būklės žmogaus organizme rodiklis: šlapimas, visas kraujas. Duomenų apie volframo kiekio kraujyje sumažėjimą nėra.

Padidėjęs volframo kiekis organizme dažniausiai atsiranda metalurgijos gamyklų darbuotojams, užsiimantiems ugniai atsparių ir karščiui atsparių medžiagų, legiruotojo plieno gamyba, taip pat žmonėms, kurie liečiasi su volframo karbidu.

Klinikinis sindromas „sunkiųjų metalų liga“ arba pneumokoniozė gali atsirasti dėl lėtinio volframo dulkių patekimo į organizmą. Požymiai gali būti kosulys, kvėpavimo sutrikimai, atopinės astmos išsivystymas ir plaučių pokyčiai. Pirmiau aprašyti sindromai paprastai išnyksta po ilgo poilsio ir tiesiog nesant tiesioginio sąlyčio su vanadžiu. Sunkiausiais atvejais, kai liga diagnozuojama pavėluotai, išsivysto koroninio plaučių, emfizemos ir plaučių fibrozės patologija.

„Sunkiųjų metalų ligos“ ir prielaidos joms atsirasti dažniausiai atsiranda dėl kelių rūšių metalų ir druskų (pavyzdžiui, kobalto, volframo ir kt.) Poveikio. Buvo nustatyta, kad bendras volframo ir kobalto poveikis žmogaus organizmui padidina žalingą poveikį plaučių sistemai. Volframo ir kobalto karbidų derinys gali sukelti vietinį uždegimą ir kontaktinį dermatitą.

Dabartiniame medicinos vystymosi etape nėra veiksmingų metodų, kaip pagreitinti medžiagų apykaitą ar pašalinti metalo junginių grupę, galinčią išprovokuoti „sunkiųjų metalų ligą“. Štai kodėl taip svarbu nuolat vykdyti prevencines priemones ir laiku nustatyti žmones, turinčius didelį jautrumą sunkiesiems metalams, ir atlikti diagnostiką pradinėje ligos stadijoje. Visi šie veiksniai lemia tolesnes sėkmės galimybes gydant patologiją. Tačiau kai kuriais atvejais, jei reikia, naudojama kompleksinių medžiagų terapija ir simptominis gydymas.

Daugiau nei pusė (tiksliau - 58%) viso volframo sunaudojama volframo karbido gamybai, o beveik ketvirtadalis (tiksliau - 23%) - įvairių plienų ir lydinių gamybai. Volframo „valcuotų gaminių“ gamyba (tai apima kaitinamųjų lempų siūlus, elektros kontaktus ir kt.) Sudaro apie 8% pasaulyje sunaudojamo volframo, o likę 9% yra naudojami katalizatoriams ir pigmentams gauti.

Volframo viela, kuri buvo pritaikyta elektros lempose, neseniai įgijo naują profilį: buvo pasiūlyta ją naudoti kaip pjovimo įrankį apdorojant trapias medžiagas.

Didelis volframo stiprumas ir geras lankstumas leidžia iš jo gaminti unikalius gaminius. Pavyzdžiui, iš šio metalo gali būti ištraukta tokia plona viela, kad 100 km šios vielos masė bus tik 250 kg.

Išlydytas skystas volframas gali likti tokioje būsenoje net šalia pačios Saulės paviršiaus, nes metalo virimo temperatūra yra aukštesnė nei 5500 ° C.

Daugelis žmonių žino, kad bronzą sudaro varis, cinkas ir alavas. Tačiau vadinamoji volframo bronza pagal apibrėžimą ne tik nėra bronzinė, nes sudėtyje nėra aukščiau aprašytų metalų, tai nėra lydinys, nes grynai metalinių junginių jame nėra, o natris ir volframas oksiduojami.

Persikų dažų gauti buvo labai sunku ir dažnai visai neįmanoma. Tai nėra nei raudona, nei rožinė, bet tam tikra tarpinė medžiaga ir netgi su žalsvu atspalviu. Skolinantis teigiama, kad norint gauti šiuos dažus reikėjo daugiau nei 8000 bandymų. XVII amžiuje persikų dažais buvo dekoruoti tik brangiausi tuometiniam Kinijos imperatoriui skirti porceliano dirbiniai specialioje gamykloje Šansi provincijoje. Tačiau kai po kurio laiko pavyko atskleisti retų dažų paslaptį, paaiškėjo, kad jie buvo pagrįsti tik volframo oksidu.

Tai įvyko 1911 m. Į Yunnan provinciją iš Pekino atvyko studentas, jo vardas buvo Li. Diena po dienos jis dingo kalnuose, bandydamas rasti kažkokį akmenį, kaip paaiškino, tai buvo alavo akmuo. Bet jam nepavyko. Namo, kuriame gyveno studentė Li, savininkė gyveno su jauna dukra, vardu Xiao-mi. Mergaitei labai gaila nesėkmingos studentės ir vakare, vakarienės metu, ji papasakojo jam paprastas, nesudėtingas istorijas. Viena istorija pasakojo apie neįprastą viryklę, kuri buvo pastatyta iš kažkokių tamsių akmenų, nukritusių tiesiai nuo uolos ir paklota jų namo kieme. Ši viryklė pasirodė gana sėkminga, o svarbiausia, ji buvo patvari, ji daugelį metų reguliariai tarnavo savininkams. Jaunasis Xiao-mi netgi padovanojo studentui net vieną tokį akmenį. Tai buvo rudas akmuo, sunkus kaip švinas. Vėliau paaiškėjo, kad šis akmuo buvo grynas volframitas ...

1900 m., Atidarius pasaulinę metalurgijos parodą Paryžiuje, pirmą kartą buvo parodyti visiškai nauji greitojo plieno (plieno lydinio su volframu) pavyzdžiai. Tiesiogiai po to volframas buvo plačiai naudojamas visų labai išsivysčiusių šalių metalurgijos pramonėje. Tačiau yra gana įdomus faktas: pirmą kartą volframo plienas Rusijoje buvo išrastas dar 1865 m., Motoviliko gamykloje Urale.

2010 metų pradžioje į Permės ufologų rankas pateko įdomus artefaktas. Manoma, kad tai kosminio laivo nuolauža. Fragmento analizė parodė, kad objektą beveik visiškai sudaro grynas volframas. Tik 0,1% kompozicijos sudaro retos priemaišos. Pasak mokslininkų, raketų purkštukai yra pagaminti iš gryno volframo. Tačiau kol kas neįmanoma paaiškinti vieno fakto. Ore volframas greitai oksiduojasi ir rūdija. Bet kažkodėl šis kūrinys nerūdija.

Istorija

Pats žodis „volframas“ yra vokiečių kilmės. Anksčiau volframas buvo vadinamas ne pačiu metalu, o pagrindiniu jo mineralu, t.y. į volframitą. Kai kurie teigia, kad tada šis žodis buvo naudojamas beveik kaip keiksmažodis. Nuo 16 amžiaus pradžios iki XVII amžiaus antrosios pusės volframas buvo laikomas alavo mineralu. Nors jis tikrai gana dažnai lydi alavo rūdas. Tačiau iš rūdų, tarp kurių buvo ir volframito, alavo buvo lydoma daug mažiau. Tarsi kas nors ar kažkas „prarytų“ naudingą skardą. Iš čia ir kilo naujojo elemento pavadinimas. Vokiečių kalba vilkas (vilkas) reiškia vilką, o avinas (avinas) išvertus iš senovės vokiečių kalbos reiškia aviną. Tie. posakis „valgo alavą kaip ėriuko vilkas“ tapo metalo pavadinimu.

Gerai žinomame JAV cheminių medžiagų abstrakčiame žurnale arba informaciniuose leidiniuose apie visus cheminius elementus Mellor (Anglija) ir Pascal (Prancūzija) net nėra paminėtas toks elementas kaip volframas. Jų cheminis elementas 74 vadinamas volframu. Simbolis W, žymintis volframą, buvo plačiai pripažintas tik per pastaruosius kelerius metus. Prancūzijoje ir Italijoje dar visai neseniai elementas buvo žymimas raidėmis Tu, t.y. pirmosios žodžio volframeno raidės.

Šios painiavos pagrindai slypi elemento atradimo istorijoje. 1783 m. Broliai ispanai chemikai Éluard pranešė, kad jiems pavyko atrasti naują cheminį elementą. Vykstant saksų mineralo „volframo“ skaidymui azoto rūgštimi, jiems pavyko gauti „rūgštinę žemę“, t.y. geltonos nežinomo metalo oksido nuosėdos, nuosėdos pasirodė tirpios amoniake. Pradinėje medžiagoje šis oksidas buvo kartu su mangano ir geležies oksidais. Broliai Eluardai šį elementą vadino volframu, o mineralą, iš kurio buvo iškasamas metalas, - volframitą.

Tačiau broliai Eluardai negali būti 100% vadinami volframo atradėjais. Žinoma, jie pirmieji pranešė apie savo atradimą spaudoje, bet ... 1781 m., Likus dvejiems metams iki brolių atradimo, garsus švedų chemikas Karlas Wilhelmas Scheele rado tą pačią „geltonąją žemę“, apdorodamas kitą mineralą azotu. rūgštis. Mokslininkas jį pavadino tiesiog „volframu“ (išvertus iš švedų tung - sunkus, sten - akmuo, ty „sunkus akmuo“). Karlas Wilhelmas Scheele'as nustatė, kad „geltona žemė“ savo spalva ir kitomis savybėmis skiriasi nuo analogiško molibdeno. Mokslininkas taip pat sužinojo, kad pačiame minerale jis jungiasi su kalcio oksidu. Scheele garbei mineralo „volframas“ pavadinimas buvo pakeistas į „sheelite“. Įdomu tai, kad vienas iš brolių Eluardų buvo Scheele mokinys, 1781 m. Dirbo mokytojo laboratorijoje. Nei Scheele, nei broliai Eluardas nepradėjo dalintis atradimu. Scheele tiesiog nepretendavo į šį atradimą, o broliai Eluardai nereikalavo savo pirmumo.

Daugelis yra girdėję apie vadinamąsias „volframo bronzas“. Tai labai gražūs metalai iš išorės. Mėlyna volframo bronza turi tokią sudėtį Na2O · WO2 ·, o auksinė - 4WO3Na2O · WO2 · WO3; violetinė ir violetinė-raudona užima tarpinę padėtį, jose WO3 ir WO2 santykis yra mažesnis nei keturi ir daugiau nei vienas. Kaip rodo formulės, šiose medžiagose nėra alavo, vario ar cinko. Tai nėra bronzos ir visai ne lydiniai. jie net neturi metalinių junginių, o čia oksiduojasi natris ir volframas. Tokios „bronzos“ ne tik išoriškai, bet ir savybėmis primena tikrą bronzą: kietumą, atsparumą cheminiams reagentams, aukštą elektros laidumą.

Senovėje persikų žiedas buvo vienas rečiausių, sakoma, kad jį gauti prireikė 8000 eksperimentų. XVII amžiuje brangiausi Kinijos imperatoriaus porceliano dirbiniai buvo nudažyti persikų spalva. Tačiau atskleidus šių dažų paslaptį, staiga paaiškėjo, kad jų pagrindas buvo volframo oksidas.

Buvimas gamtoje

Volframas gamtoje prastai pasiskirsto, metalo kiekis žemės plutoje yra 1,3 · 10 -4% masės. Volframo daugiausia yra sudėtinguose oksiduotuose junginiuose, kuriuos sudaro volframo trioksidas WO3, taip pat geležies ir kalcio arba mangano oksidų, kartais vario, švino, torio ir įvairių retųjų žemių elementų. Labiausiai paplitęs mineralas, volframitas, yra kietas volframato tirpalas, t.y. volframo rūgšties, mangano ir geležies druskos (nMnWO 4 mFeWO 4). Tirpalas yra kietų ir sunkių juodos arba rudos spalvos kristalų pavidalo, atsižvelgiant į įvairių junginių vyravimą tirpalo sudėtyje. Jei mangano junginių (Hübnerite) yra daugiau, kristalai bus juodi, jei vyrauja geležies junginiai (ferberitas), tirpalas bus rudas. Volframitas yra labai laidus ir paramagnetinis

Kalbant apie kitus volframo mineralus, scheelitas yra pramoninės svarbos, t.y. kalcio volframo (formulė CaWO 4). Mineralas sudaro blizgančius šviesiai geltonos ir kartais beveik baltos spalvos kristalus. Scheelitas yra visiškai nemagnetinis, tačiau turi dar vieną savybę - galimybę liuminescenciją. Po ultravioletinių spindulių tamsoje jis fluorescuoja ryškiai mėlyna spalva. Molibdeno priemaišos keičia švytėjimo spalvą, ji pasikeičia į šviesiai mėlyną, kartais į kreminę. Šios savybės dėka galima lengvai aptikti mineralines geologines nuosėdas.

Paprastai volframo rūdos nuosėdos yra susijusios su granito pasiskirstymo sritimi. Dideli scheelito arba volframito kristalai yra labai reti. Paprastai mineralai tiesiog įterpiami į granito uolienas. Iš granito išgauti volframą yra gana sunku, nes jo koncentracija paprastai yra ne didesnė kaip 2%. Iš viso žinoma ne daugiau kaip 20 volframo mineralų. Tarp jų galima išskirti stolzitą ir rasoitą, kurie yra dvi skirtingos švino volframo PbWO 4 kristalinės modifikacijos. Likę mineralai yra skilimo produktai arba antrinės įprastų mineralų formos, pavyzdžiui, scheelitas ir volframitas (hidrotungstitas, kuris yra hidratuotas volframo oksidas, susidaręs iš volframito; volframo ochra), ruselitas, mineralas, kuriame yra volframo ir bismuto oksidų. Vienintelis neoksidinis volframo mineralas yra volframitas (WS 2), jo pagrindiniai rezervai yra JAV. Paprastai volframo kiekis yra nuo 0,3% iki 1,0% WO 3.

Visos volframo nuosėdos yra hidroterminės arba magminės kilmės. Scheelitas ir volframitas dažnai randami venų pavidalu, tose vietose, kur magma prasiskverbė į žemės plutos plyšius. Pagrindinė volframo telkinių dalis yra sutelkta jaunų kalnų grandinėse - Alpėse, Himalajuose ir Ramiojo vandenyno juostoje. Didžiausi volframito ir scheelito telkiniai yra Kinijoje, Birmoje, JAV, Rusijoje (Urale, Užbaikalėje ir Kaukaze), Portugalijoje ir Bolivijoje. Metinė volframo rūdų gamyba pasaulyje yra maždaug 5,95 · 104 tonos metalo, iš kurių 49,5 · 104 tonos (arba 83%) išgaunama Kinijoje. Rusijoje per metus iškasama apie 3400 tonų, Kanadoje - 3000 tonų per metus.

Kinija atlieka pasaulinės lyderės vaidmenį plėtojant volframo žaliavas (Jianshi indėlis sudaro 60 proc. Kinijos produkcijos, Hunanas - 20 proc., Yunnan - 8 proc., Guandongas - 6 proc., Vidinė Mongolija ir Guanži - po 2 proc. , yra ir kitų). Rusijoje didžiausi volframo rūdos telkiniai yra 2 regionuose: Šiaurės Kaukaze (Tyrnyauz, Kabardino-Balkaria) ir Tolimuosiuose Rytuose. Nalčiko gamykla volframo rūdą perdirba į amonio paratungstatą ir volframo oksidą.

Didžiausia volframo vartotoja yra Vakarų Europa (30 proc.). JAV ir Kinija - po 25%, 12% - 13% - Japonija. NVS šalyse kasmet sunaudojama apie 3000 tonų metalo.

Taikymas

Iš viso pasaulyje per metus pagaminama apie 30 tūkstančių tonų volframo. Volframo plienas ir kiti lydiniai, kurių sudėtyje yra volframo ir jo karbidų, naudojami tankų šarvams, sviedinių ir torpedų korpusams, svarbiausioms orlaivių dalims ir vidaus degimo varikliams gaminti.

Volframo tikrai yra geriausių įrankių plieno rūšių sudėtyje. Metalurgija paprastai sugeria apie 95% viso pagaminto volframo. Kaip būdinga metalurgijai, naudojamas ne tik grynas volframas, daugiausia naudojamas volframas, kuris yra pigesnis - ferovolframas, t.y. lydinys, kurio volframo kiekis yra apie 80%, o geležies - apie 20%. Jis gaminamas elektrinėse lankinėse krosnyse.

Volframo lydiniai turi keletą puikių savybių. Volframo, vario ir nikelio lydinys, taip pat vadinamas „sunkiuoju“ metalu, yra žaliava radioaktyviųjų medžiagų laikymo konteinerių gamybai. Tokio lydinio apsauginis poveikis yra 40% didesnis nei švino. Šis lydinys taip pat naudojamas radioterapijoje, nes esant palyginti mažam ekrano storiui, užtikrinama pakankama apsauga.

Volframo karbido ir 16% kobalto lydinys yra toks kietas, kad gręžiant gręžinius iš dalies pakeičia deimantą. Pseudo volframo lydiniai su sidabru ir variu yra puiki medžiaga jungikliams ir jungikliams aukštos įtampos sąlygomis. Šie gaminiai tarnauja 6 kartus ilgiau nei įprasti variniai kontaktai.

Gryno volframo arba volframo turinčių lydinių naudojimas daugiausia grindžiamas jų kietumu, ugniai atsparumu ir cheminiu atsparumu. Grynas volframas yra plačiai naudojamas elektrinių kaitinamųjų lempų ir katodinių spindulių vamzdžių gijų gamybai; jis naudojamas tiglių gamybai, siekiant išgaruoti metalus; jis naudojamas automobilių uždegimo skirstytuvų kontaktuose; jis naudojamas rentgeno vamzdžių taikiniai; Jis naudojamas kaip elektrinių krosnių apvijos ir kaitinimo elementai, taip pat kaip konstrukcinė medžiaga erdvėlaiviams ir orlaiviams, kurie veikia aukštoje temperatūroje.

Volframas yra greitojo plieno (volframo kiekis 17,5 - 18,5%), stelitų (iš kobalto, pridėjus Cr, C, W), hastalo (nerūdijančio plieno Ni pagrindu) ir daugelio kitų lydinių dalis. Volframas naudojamas kaip pagrindas gaminant karščiui atsparius ir įrankių lydinius, būtent naudojamas ferovolframas (W 68–86%, Mo ir geležis iki 7%), kurį lengva gauti tiesiogiai sumažinant scheelitą arba wolframito koncentratas. Volframas naudojamas „Pobedit“ gamybai. Tai itin kietas lydinys, kuriame yra 80–85% volframo, 7–14% kobalto, 5–6% anglies. „Pobedit“ yra tiesiog nepakeičiamas metalo apdirbimo procese, taip pat naftos ir kasybos pramonėje.

Magnio ir kalcio volframai plačiai naudojami fluorescenciniuose prietaisuose. Kitos volframo druskos naudojamos rauginimo ir chemijos pramonėje. Volframo disulfidas yra sausas aukštos temperatūros tepalas, stabilus iki 500 ° C temperatūroje. Dažų gamyboje naudojamos volframo bronzos ir kiti volframo junginiai. Nemažai volframo junginių yra puikūs katalizatoriai.

Elektrinių lempų gamyboje volframas yra būtinas, nes jis yra ne tik neįprastai atsparus ugniai, bet ir gana plastiškas. 1 kg volframo naudojamas kaip žaliava 3,5 km vielos gamybai. Tie. Iš 1 kg volframo galima pagaminti siūlus 23 tūkstančiams 60 vatų lempų. Vien šio turto dėka elektros pramonė visame pasaulyje sunaudoja apie šimtą tonų volframo per metus.

Gamyba

Pirmasis volframo gamybos etapas yra rūdos sodrinimas, t.y. vertingų komponentų atskyrimas nuo pagrindinės rūdos masės, uolienos. Naudojami tie patys gerinimo būdai, kaip ir kitoms sunkiųjų metalų rūdoms: šlifavimas ir flotacija, po to magnetinis atskyrimas (volframo rūdos) ir oksidacinis skrudinimas. Šiuo metodu gautas koncentratas paprastai sudeginamas sodos pertekliumi, todėl volframas patenka į tirpią būseną, t.y. į natrio volframitą.

Kitas šios medžiagos gavimo būdas yra išplovimas. Volframas ekstrahuojamas naudojant sodos tirpalą aukštesnėje temperatūroje ir esant slėgiui, po to neutralizuojamas ir nusodinamas kalcio volframatas, t.y. scheelite. Scheelitas gaunamas, nes iš jo gana lengva išgauti išgrynintą volframo oksidą.

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

Volframo oksidas taip pat gaunamas naudojant chloridus. Volframo koncentratas yra apdorojamas chloro dujomis aukštesnėje temperatūroje. Šiuo atveju susidaro volframo chloridai, kurie sublimuojant lengvai atskiriami nuo kitų chloridų. Gautas chloridas gali būti naudojamas oksidui gauti arba iš karto iš jo išgauti metalą.

Kitame etape oksidai ir chloridai paverčiami metaliniu volframu. Geriausias būdas sumažinti volframo oksidą yra vandenilio naudojimas. Tokiu būdu metalas yra gryniausias. Oksido redukcija vyksta specialioje vamzdinėje krosnyje, kur „valtis“ su WO 3 juda per kelias temperatūros zonas. Sausas vandenilis teka „valties“ link. Oksidas mažėja karštoje (450–600 ° C) ir šaltoje (750–1100 ° C) zonose. Šaltose zonose redukcija vyksta iki WO 2, o paskui iki metalo. Laikui bėgant per karštą zoną, volframo miltelių dalelės keičia savo dydį.

Atkūrimas gali vykti ne tik tiekiant vandenilį. Dažnai naudojama anglis. Dėl kieto reduktoriaus gamyba yra supaprastinta, tačiau temperatūra šiuo atveju turėtų siekti 1300 ° C. Pati anglis ir joje esančios priemaišos, reaguodamos su volframu, sudaro kitų junginių karbidus. Dėl to metalas tampa nešvarus. Tačiau elektros pramonėje naudojamas tik aukštos kokybės volframas. Net 0,1% geležies priemaišų pagamina volframas, kad būtų pagaminta ploniausia viela, nes jis tampa daug trapesnis.

Volframo atskyrimas nuo chloridų yra pagrįstas pirolize. Volframas ir chloras sudaro kai kuriuos junginius. Chloro perteklius leidžia juos visus paversti WCl6, kuris savo ruožtu 1600 ° C temperatūroje skyla į chlorą ir volframą. Jei yra vandenilio, procesas prasideda 1000 ° C temperatūroje.

Taip gaunamas volframas miltelių pavidalu, kuris vėliau spaudžiamas aukštoje temperatūroje vandenilio sraute. Pirmajame presavimo etape (kaitinant iki maždaug 1100-1300 ° C) susidaro trapus akytas luitas. Tada spaudimas tęsiamas, o temperatūra pradeda kilti beveik iki volframo lydymosi temperatūros. Tokioje aplinkoje metalas pradeda kietėti ir palaipsniui įgyja savo savybes ir savybes.

Vidutiniškai 30% pramonėje pagaminto volframo yra volframas iš perdirbtų medžiagų. Volframo laužas, pjuvenos, drožlės ir milteliai oksiduojami ir paverčiami amonio paratungstatu. Pjovimo plieno laužas paprastai šalinamas įmonėje, gaminančioje tą patį plieną. Elektrodų, kaitrinių lempų ir cheminių reagentų laužas beveik niekur neperdirbamas.

Rusijos Federacijoje volframo gaminiai gaminami: Skopinskio hidrometalurgijos gamykloje „Metallurg“, Vladikavkazo gamykloje „Pobedit“, Nalčiko hidrometalurgijos gamykloje, Kirovgrado kietųjų lydinių gamykloje, „Elektrostal“, Čeliabinsko elektrometalurgijos gamykloje.

Fizinės savybės

Volframas yra šviesiai pilkas metalas. Jis turi aukščiausią lydymosi temperatūrą iš visų žinomų elementų, išskyrus anglį. Šio rodiklio vertė yra maždaug nuo 3387 iki 3422 laipsnių Celsijaus. Volframas pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, kai pasiekia aukštą temperatūrą, tarp visų metalų, volframas turi mažiausią tokio rodiklio vertę kaip plėtimosi koeficientas.

Volframas yra vienas sunkiausių metalų, kurio tankis yra 19 250 kg / m3. Metalas turi kubinę į kūną orientuotą gardelę, kurios parametras a = 0,31589 nm. Esant 0 laipsnių Celsijaus temperatūrai, volframo elektrinis laidumas yra tik 28% to paties sidabro rodiklio vertės (sidabras - praleidžia srovę geriau nei bet kuris kitas metalas). Grynas volframas yra labai lengvai apdorojamas, tačiau gryna forma jis yra retas, dažniau jame yra anglies ir deguonies priemaišų, dėl kurių jis gauna gerai žinomą kietumą. Metalo elektrinė varža esant 20 laipsnių Celsijaus temperatūrai yra 5,5 * 10 -4, esant 2700 laipsnių Celsijaus temperatūrai -90,4 * 10 -4.

Volframas nuo visų kitų metalų skiriasi ypatingu ugniai atsparumu, sunkumu ir kietumu. Šio metalo tankis yra beveik dvigubai didesnis nei to paties švino, tiksliau - 1,7 karto. Tačiau elemento atominė masė, priešingai, yra mažesnė ir yra 184, palyginti su 207.

Volframo tempimo ir gniuždymo modulių vertės yra neįprastai didelės, yra didžiulis atsparumas šiluminiam šliaužimui, metalas turi aukštą elektros ir šilumos laidumą. Volframas turi gana aukštą elektronų emisijos koeficientą, kurį galima žymiai pagerinti lydant elementą su kai kurių kitų metalų oksidais.

Gauto volframo spalva labai priklauso nuo jo gamybos būdo. Lydytas volframas yra blizgantis pilkas metalas, savo išvaizda panašus į platiną. Volframo milteliai gali būti pilki, tamsiai pilki ir net juodi: kuo mažesni miltelių grūdeliai, tuo jie bus tamsesni.

Volframas yra labai atsparus: kambario temperatūroje jis nesikeičia ore; pasiekęs raudonai karštą temperatūrą, metalas pradeda lėtai oksiduotis, išskirdamas volframo rūgšties anhidridą. Volframas beveik netirpsta sieros, vandenilio ir vandenilio chlorido rūgštyse. Vandens vandenyje ir azoto rūgštyje metalas oksiduojamas nuo paviršiaus. Būdamas vandenilio ir azoto rūgšties mišinyje, volframas ištirpsta ir taip susidaro volframo rūgštis. Iš visų volframo junginių praktiškiausia nauda yra: volframo anhidridas arba volframo trioksidas, peroksidai, kurių bendra formulė ME2WOX, volframo junginiai, junginiai su anglimi, siera ir halogenais.

Volframą, kuris atsiranda gamtoje, sudaro 5 stabilūs izotopai, kurių masės skaičiai yra 186,184, 183, 182, 181. Dažniausias izotopas, kurio masės skaičius yra 184, jo dalis yra 30,64%. Iš viso santykinio 74 elemento dirbtinių radioaktyviųjų izotopų rinkinio tik trys yra praktinės svarbos: volframas-181 (jo pusinės eliminacijos laikas yra 145 dienos), volframas-185 (jo pusinės eliminacijos laikas yra 74,5 dienos), volframas-187 ( jo pusinės eliminacijos laikas yra 23,85 valandos). Visi šie izotopai susidaro branduolinių reaktorių viduje bombarduojant volframo izotopus neutronais iš natūralaus mišinio.

Volframo valentingumas yra kintamo pobūdžio - nuo 2 iki 6, stabiliausias šešiavalentis volframas, trivalenčiai ir dvivalenčiai cheminio elemento junginiai yra nestabilūs ir neturi praktinės vertės. Volframo atomo spindulys yra 0,141 nm.

Žemės plutos volframo Clarke pagal Vinogradovą yra 0,00013 g / t. Vidutinis jo kiekis uolienų sudėtyje, gramas / tona: ultrabazis - 0,00001, bazinis - 0,00007, vidutinis - 0,00012, rūgštinis - 0,00019.

Cheminės savybės

Volframo neveikia: vandens regio, sieros, druskos, vandenilio fluoro ir azoto rūgštys, vandeninis natrio hidroksido tirpalas, gyvsidabris, gyvsidabrio garai, amoniakas (iki 700 ° C), oras ir deguonis (iki 400 ° C), vandenilis, vanduo, vandenilio chloridas (iki 600 ° C), anglies monoksidas (iki 800 ° C), azotas.

Šiek tiek pakaitinus, sausas fluoras pradeda jungtis su smulkiai maltu volframu. Dėl to susidaro heksafluoridas (formulė WF 6) - tai labai įdomi medžiaga, kurios lydymosi temperatūra yra 2,5 ° C, o virimo temperatūra - 19,5 ° C. Po reakcijos su chloru susidaro panašus junginys, tačiau reakcija įmanoma tik esant 600 ° C temperatūrai. WC16, plieninis mėlynas kristalas, pradeda lydytis 275 ° C temperatūroje ir užverda, kai pasiekia 347 ° C temperatūrą. Volframas su jodu ir bromu sudaro silpnai stabilius junginius: tetra- ir dijodidą, penta- ir dibromidą.

Esant aukštai temperatūrai, volframas gali derėti su selenu, siera, azotu, boru, telūru, siliciu ir anglimi. Kai kurie iš šių junginių yra stebėtinai kieti, taip pat kitos puikios savybės.

Ypač įdomus yra karbonilis (formulė W (CO) 6). Volframas čia derinamas su anglies monoksidu ir todėl neturi jokio valentingumo. Volframo karbonilis gaminamas ypatingomis sąlygomis, nes jis yra labai nestabilus. Esant 0 ° C temperatūrai, jis atsiskiria nuo specialaus tirpalo bespalvių kristalų pavidalu, pasiekęs 50 ° C, sublimuoja karbonilą, 100 ° C temperatūroje visiškai suyra. Tačiau šio junginio dėka galima gauti tankias ir kietas volframo dangas (iš gryno volframo). Daugelis volframo junginių, kaip ir pats volframas, yra labai aktyvūs. Pavyzdžiui, volframo oksidas Volframo oksidas WO 3 turi polimerizacijos galimybę. Šiuo atveju susidaro vadinamieji heteropoliniai junginiai (jų molekulėse gali būti daugiau nei 50 atomų) ir izopoliniai junginiai.

Volframo (VI) oksidas WO 3 yra kristalinė medžiaga, turinti šviesiai geltoną spalvą, kaitinant tampa oranžinė. Oksido lydymosi temperatūra yra 1473 ° C, o virimo temperatūra - 1800 ° C. Jį atitinkanti volframo rūgštis nėra stabili, vandens tirpale dihidratas nusėda, o praranda vieną vandens molekulę esant 70–100 ° C temperatūrai, o antrą - 180–350 ° C temperatūrai.

Volframo rūgščių anijonai yra linkę susidaryti daugiasluoksnių junginių. Reaguojant su koncentruotomis rūgštimis, susidaro mišrūs anhidridai:

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

Dėl volframo oksido ir metalo natrio reakcijos gaunamas ne stechiometrinis natrio volframatas, vadinamas „volframo bronza“:

WO 3 + xNa = Na x WO 3.

Redukuojant volframo oksidą vandeniliu, atskyrimo metu gaunami hidratuoti oksidai, turintys mišrią oksidacijos būseną, jie vadinami „volframo mėlynais“:

WO 3 - n (OH) n, n = 0,5–0,1.

WO 3 + Zn + HCl = („mėlyna“), W 2 O 5 (OH) (ruda)

Volframo (VI) oksidas yra tarpinis produktas volframo ir jo junginių gamybos procese. Tai yra atskirų keraminių pigmentų ir pramoniniu požiūriu svarbių hidrinimo katalizatorių komponentas.

WCl 6 - aukštesnis volframo chloridas, susidaręs dėl metalo volframo arba volframo oksido sąveikos su chloru, fluoru arba anglies tetrachloridu. Redukavus volframo chloridą aliuminiu, kartu su anglies monoksidu susidaro volframo karbonilis:

WCl 6 + 2Al + 6CO = + 2AlCl 3 (ore)