Volframs (Wolfram): īpašības, ražošana, pielietojumi un sakausējumi

Alchemist-hp/Wikimedia Commons

Volframs ir blāvi sudraba krāsas metāls ar augstāko kušanas temperatūru no jebkura tīra metāla. Pazīstams arī kā Wolfram, no kura elementam ir iegūts simbols W, volframs ir izturīgāks pret lūzumu nekā dimants un ir daudz cietāks par tēraudu.

Šī ugunsizturīgā metāla unikālās īpašības — tā izturība un spēja izturēt augstu temperatūru — padara to ideāli piemērotu daudziem komerciāliem un rūpnieciskiem lietojumiem.

Volframa īpašības

• Atomu simbols: W
• Atomskaitlis: 74
• Elementu kategorija: Pārejas metāls
• Blīvums: 19,24 grami/centimetrs³
• Kušanas temperatūra: 6192°F (3422°C)
• Vārīšanās punkts: 10031 °F (5555 °C)
• Moha cietība: 7,5

Ražošana

Volframs galvenokārt tiek iegūts no divu veidu minerāliem, volframīta un šeelīta. Tomēr volframa pārstrāde arī veido aptuveni 30% no pasaules piedāvājuma. Ķīna ir pasaulē lielākā metāla ražotāja, nodrošinot vairāk nekā 80% no pasaules piegādes.

Kad volframa rūda ir apstrādāta un atdalīta, tiek iegūta ķīmiskā forma, amonija paravolframāts (APT). APT var karsēt ar ūdeņradi, veidojot volframa oksīdu, vai reaģēs ar oglekli temperatūrā virs 1925 ° F (1050 ° C), veidojot volframa metālu.

Lietojumprogrammas

Volframa primārais pielietojums jau vairāk nekā 100 gadus ir bijis kvēldiegs kvēlspuldzēs. Leģēts ar nelielu daudzumu kālija-alumīnija silikāta, volframa pulveris tiek saķepināts augstā temperatūrā, lai iegūtu stieples pavedienu, kas atrodas spuldžu centrā, kas apgaismo miljoniem māju visā pasaulē.

Sakarā ar volframa spēju saglabāt savu formu augstā temperatūrā, volframa pavedienus tagad izmanto arī dažādos mājsaimniecības lietojumos, tostarp lampās, prožektoros, elektrisko krāšņu sildelementos, mikroviļņu krāsnīs un rentgenstaru lampās.

Metāla tolerance pret intensīvu karstumu padara to ideāli piemērotu termopāriem un elektriskiem kontaktiem elektriskās loka krāsnīs un metināšanas iekārtās. Lietojumprogrammās, kurām nepieciešama koncentrēta masa vai svars, piemēram, pretsvaros, zvejas iegremdējumos un šautriņās, bieži tiek izmantots volframs tā blīvuma dēļ.

Volframa karbīds

Volframa karbīdu ražo, vai nu savienojot vienu volframa atomu ar vienu oglekļa atomu (ko attēlo ķīmiskais simbols WC), vai divus volframa atomus ar vienu oglekļa atomu (W2C). To veic, sildot volframa pulveri ar oglekli temperatūrā no 2550 ° F līdz 2900 ° F (1400 ° C līdz 1600 ° C) ūdeņraža gāzes plūsmā.

Saskaņā ar Moha cietības skalu (viena materiāla spēju saskrāpēt citu) volframa karbīda cietība ir 9,5, tikai nedaudz zemāka par dimantu. Šī iemesla dēļ volframs tiek saķepināts (process, kurā pulvera forma ir presēta un karsēta augstā temperatūrā), lai iegūtu izstrādājumus, ko izmanto apstrādē un griešanā.

Rezultātā tiek iegūti materiāli, kas var darboties augstas temperatūras un spriedzes apstākļos, piemēram, urbji, virpas instrumenti, frēzes un bruņu caurduršanas munīcija.

Cementētais karbīds tiek ražots, izmantojot volframa karbīda un kobalts pulveris. To izmanto arī nodilumizturīgu instrumentu ražošanai, piemēram, ieguves rūpniecībā. Tuneļa urbšanas iekārta, kas tika izmantota Lamanša tuneļa rakšanai, kas savieno Lielbritāniju ar Eiropu, faktiski bija aprīkota ar gandrīz 100 cementēta karbīda uzgaļiem.

Volframa sakausējumi

Volframa metālu var kombinēt ar citiem metāliem, lai palielinātu to izturību un izturību pret nodilumu unkorozija. Tērauds sakausējumi bieži satur volframu šo labvēlīgo īpašību dēļ. Stell, ko izmanto ātrgaitas lietojumprogrammās, piemēram, griešanas un apstrādes instrumentos, piemēram, zāģa asmeņos, satur aptuveni 18% volframa.

Volframa-tērauda sakausējumus izmanto arī raķešu dzinēju sprauslu ražošanā, kam jābūt ar augstām karstumizturīgām īpašībām. Pie citiem volframa sakausējumiem pieder Stellite (kobalts, hroms un volframs), ko izmanto gultņos un virzuļos tā izturības un nodilumizturības dēļ, un Hevimet, ko ražo, saķepinot volframa sakausējuma pulveri un ko izmanto munīcijā, šautriņu mucās. un golfa nūjas.

Supersakausējumi no kobalta, dzelzs vai niķelis , kopā ar volframu, var izmantot, lai ražotu turbīnu lāpstiņas lidmašīnām.