Температура плавления вольфрама: точное значение

Разбор химического элемента

Вольфрам находится на 74-й позиции таблицы Менделеева и обозначается латинским «W». В классическом виде мы видим твердое тело серебристого цвета с беловатым оттенком. Элемент принадлежит стороне.

Впервые о вольфраме заговорили в конце 16 века. Невероятно твердый материал получил название вольфрамит, что с латыни звучит как «волчья пена». Первое извлечение вольфрама в лаборатории произошло в 1781 году под руководством шведа Шееле.

Физика вольфрама химия вольфрама

Металл имеет плотность 19,3 грамма на кубический сантиметр.	Коррозионная стойкость имеет большое значение.
Низкая магнитная восприимчивость делает вольфрам парамагнетиком.	Валентность от 2 до 6 с максимальной стабильностью при значении 3.
Твердость вещества по Бринеллю составляет почти 490 килограммов на квадратный миллиметр.	В нормальных условиях он инертен, но в процессе «красного каления» медленно начинает окисляться до оксида вольфрама.
Удельное сопротивление электричеству при нормальных условиях составляет 70 * 10 ^ (-9) Ом * метр.	По ряду напряжений вольфрам занимает место после водорода.
Скорость звука в отожженном вольфраме составляет 4300 метров в секунду.	Он не растворяется в кислой серной и соляной среде, но растворяется в пероксидах на основе водорода.
При температуре выше 1600 градусов по Цельсию пластичность увеличивается и становится податливой.	Если окислитель присутствует, он действует как реагент. Когда значение в градусах Цельсия повышается до 550, процессы идут во много раз быстрее.

Чистый вольфрам не обнаружен. Его кларки присутствуют на поверхности земной коры в концентрации 0,00014%. Средняя оценка между разными породами колеблется от 0,1 до 2,0 граммов на тонну. Классификация элементов по маркировке представлена ​​в следующей таблице.

Нюансы работы с вольфрамовыми электродами ЭВТ-15

 

Маркировка примесей Роль примесей

«ВЧ»	Чистый металл	Без примесей
«ЭТО ИДЕТ»	Введение алюминия и кремнезема	Повышенная стабильность формы при высоких температурах. Увеличение усилия после отжига и повышение температурного режима первичной рекристаллизации
«ВМ»	Кремниевая щелочь + торий	Повышенная рекристаллизационная структура и прочность при воздействии высоких температур.
«ВТ»	Оксид тория	Повышение эмиссионных качеств
«IN E»	Оксид иттрия	Повышение эмиссионных качеств
«ВЛ»	Оксид лантана	Повышение эмиссионных качеств
«БП»	Рений	Повышенный уровень пластичности, прочности при воздействии высоких температур, удельного сопротивления и т.д.
«ВРН»	Примеси без добавок	—
«МВ»	Молибден	Увеличение параметра прочности + параллельное повышение пластичности материала после отжига.

Канада и Китай обладают крупнейшими месторождениями вольфрамовых руд. Также есть небольшие месторождения в России и Корее. Ежегодно добывается около 60 000 тонн тугоплавкого металла. Доля Китая в этом составляет 40% +. Лидерами импорта являются США, Япония и Германия, а экспортерами — Китай, Южная Корея и Австралия.

В таблице ниже приведены инструкции по использованию вольфрама.

Возможности области применения

Специальная сталь	В этом случае вольфрам является ключевым компонентом или добавкой сплава. К специальным сталям с включениями вольфрама относятся быстрорежущие стали (до 23% W), инструментальные стали (до 2%) и хром-вольфрам-марганцевые (до 1,5%). Из специальных сталей
Твердые сплавы	Карбидная основа на связке с вольфрамом — это присадка с высокой огнеупорностью, прочностью + износостойкостью. Доля чистого вольфрама составляет от 85% до 95%. Для режущих кромок деталей используются твердые сплавы.
Сплавы износа	Здесь использовано все свойство тугоплавкости вольфрама. Популярными жаропрочными сплавами являются вариации с включениями хрома или кобальта. Сплав используется в качестве покрытия для поверхностей, подверженных сильному износу. В частности, автомобильные запчасти.
Тяжелые и контактные сплавы	В эту категорию входят сплавы, содержащие медь или серебро. Материал эффективно проявляет себя в процессе изготовления комплектующих для будильников, сварочных электродов и тому подобного.
Осветительные приборы	Вольфрамовая проволока — это основа для нитей, которые мы обычно используем в повседневной жизни. Кроме того, стержни из тонких металлических сплавов используются в качестве электрического нагревательного элемента для высокотемпературных печей. Работа указанных деталей происходит в вакуумной сфере или других инертных газовых средах на основе водорода.
Компоненты электродов при сварке	«W» — это основа для дуговой сварки. Материал выдерживает колоссальные температуры, позволяя сваривать любой имеющийся металл.

По распространенности вольфрамовые стержни занимают лидирующие позиции по количеству штук. Сырьем для производства веток является пруток. Указанные детали служат основой для сварки в повседневной жизни и на производстве. Не отстает по популярности вольфрамовая проволока. Далее будут описаны особенности прямого производства вольфрама + его заготовки.

Характеристика сплавов

Самым важным соединением является карбид вольфрама. Он имеет очень высокую температуру плавления 2780 ° C. Он используется для изготовления деталей электрических цепей, режущего инструмента, металлокерамики и твердого сплава.

Спеченный металл — это материал, состоящий из керамики и металла. Керамика — это глиняный материал. Спеченный металл используется там, где длительное время подвергаются очень высоким температурам. Например, из него делают детали ракетного или реактивного двигателя.

«Спеченный» карбид получают путем связывания карбида вольфрама с другим металлом. Изделие очень прочное и сохраняет прочность в условиях высоких температур. Для проходки туннелей используются «цементированные» карбиды. Инструменты из этого материала могут работать со скоростью до 100 раз быстрее, чем аналогичные инструменты из стали (например, сверла из этого материала могут выдерживать более высокие температуры, чем сверла из стали, и поэтому интенсивность их использования может быть больше).

Плюсы и минусы металла

Преимущества	Недостатки
Электрическое сопротивление	Высокая плотность
Температура плавления	Плохая стойкость к окислению
Коэффициент линейного расширения	Хрупкий при низких температурах

Вольфрам. Получение, свойства и особенности

Вольфрам — серый металл, один из химических элементов в периодической таблице под номером 74.

Температура плавления этого металла составляет 3380 градусов, и это самый тугоплавкий металл среди всех известных в настоящее время в мире.

Наиболее важными свойствами вольфрама с точки зрения его применения являются следующие: коэффициент линейного сопротивления, высокая температура плавления, плотность и высокое электрическое сопротивление.

Металл имеет очень низкую скорость испарения даже при температуре выше 2000 градусов, в то время как кипение металла происходит при температуре около 6000 градусов по Цельсию.

Вольфрам имеет низкую степень электропроводности, которая в три раза ниже, чем у меди.

Склонность к хрупкости при низких температурах, высокая плотность и низкая стойкость к окислению несколько ограничивают скорость течения металла.

Применения вольфрама и сплавов на его основе

Вольфрам чаще всего используется для создания высокопрочных тугоплавких сплавов. Видно, что только при нагревании вольфрам поддается таким видам обработки, как волочение, прокатка, ковка. Например, чтобы выковать вольфрамовые стержни, металл необходимо нагреть до температуры в тысячу пятьсот градусов.

Благодаря своим уникальным свойствам вольфрам широко используется во многих отраслях промышленности как в виде ряда сплавов, так и в чистом виде.

В производстве инструментальной и быстрорежущей стали вольфрам используется как один из основных компонентов. Магнитные стали также содержат вольфрам. Все эти виды стали используются для изготовления форм, фрез и сверл.

Когда вольфрам сочетается с углеродом, получается карбид вольфрама. Этот материал имеет высокую температуру плавления, износостойкость и высокую твердость. Многие из известных твердосплавных инструментальных сплавов основаны на карбиде вольфрама. Многие сверлильные и режущие инструменты создаются из этих карбидов.

Такое качество вольфрама, как тугоплавкость, является доминирующим при использовании этого металла для производства многих износостойких и жаропрочных сплавов. Для производства таких сплавов, помимо вольфрама, используются хром и кобальт. Эти тугоплавкие сплавы используются для производства сильно изнашиваемых деталей машин.

В виде кованых деталей, ленты и проволоки вольфрам используется в производстве многих электронных устройств и лампочек. Для производства спиралей и нитей нет лучшего материала, чем вольфрам. Вольфрамовые стержни и проволока используются в качестве электронагревателей в высокотемпературных печах.

Сварка — одно из важнейших применений вольфрама, поскольку неплавящиеся электроды для дуговой сварки изготавливаются из этого металла.

История открытия химического элемента

Вольфрам был открыт шведским химиком Карлом Шееле. По профессии фармацевт, Шееле провел много замечательных исследований в своей небольшой лаборатории. Он открыл кислород, хлор, барий, марганец. Незадолго до своей смерти в 1781 году Шееле — ныне бывший член Стокгольмской академии наук — обнаружил, что руда вольфрама (позже названная шеелитом) представляет собой соль неизвестной тогда кислоты. Два года спустя испанским химикам братьям д’Элюяр под руководством Шееле удалось выделить из этого минерала новый элемент: вольфрам, которому суждено произвести революцию в отрасли. Однако случилось это спустя целое столетие.

Свойства вольфрама (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробная информация на сайте ChemicalStudy.ru

100	Общая информация
101	Имя	Вольфрам
102	Прежнее название
103	Латинское название	Вольфрамиум
104	Английское имя	Вольфрам
105	Условное обозначение	W
106	Атомный номер (номер в таблице)	74
107	Вид	Металл
108	Группа	Переходный металл
109	Открытым	Карл Вильгельм Шееле, Швеция, 1781 год, Хуан Хосе Эльхуяр Любизе и Фаусто де Эльхуяр, Испания, 1783 год
110	Год открытия	1783 гр.
111	Внешний вид и др.	Твердый тугоплавкий блестящий серебристо-серый металл
112	Источник	Натуральный материал
113	Изменения
114	Аллотропные модификации	2 аллотропные модификации: — α-вольфрам с объемноцентрированной кубической кристаллической решеткой, — -вольфрам с кубической кристаллической решеткой, называемый фазой А15
115	Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	2D материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по весу)	0 %
119	Содержится в земной коре (по массе)	0,00011 %
120	Содержится в морях и океанах (по массе)	1,2 10-8 %
121	Содержится во вселенной и пространстве (по массе)	5,0 10-8 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	4,0 10-7 %
123	Содержание метеорита (по массе)	0,000012 %
124	Содержание в организме человека (по весу)
200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	183,84 (1) в см (г / моль)
202	Электронная конфигурация	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d4 6s2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M18 N32 O12 P2 Q0 R0
204	Радиус атома (рассчитанный)	193 вечера
205	Эмпирический радиус атома*	135 вечера
206	Ковалентный радиус*	162 вечера
207	Ионный радиус (кристаллический)	W4+ 80 (18) вечера, W5+ 76 (6) вечера, W6+ 74 (6) вечера (в скобках указано координационное число — характеристика, определяющая количество ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса
209	Электроны, протоны, нейтроны	74 электрона, 74 протона, 110 нейтронов
210	Семья (блок)	член семьи d
211	Период в периодической таблице	6
212	Группа по периодической таблице	6-я группа (по старой классификации — боковая подгруппа 6-й группы)
213	Спектр излучения
300	Химические свойства
301	Состояния окисления	-4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6
302	Валентность	II, III, IV, V, VI
303	Электроотрицательность	2,3 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	758,76 кДж / моль (7,86403 (10) эВ)
305	Электродный потенциал	W3 + + 3e– → W, Eo = +0,11 В, W6 + + 6e– → W, Eo = +0,68 В
306	Энергия сродства атома к электрону	78,6 кДж / моль
400	Физические свойства
401	Плотность*	19,3 г / см3 (при 20 ° С и других стандартных условиях материальное состояние — твердое), 17,6 г / см3 (при температуре плавления 3422 ° C и других стандартных условиях, состояние вещества — жидкость)
402	Температура плавления*	3422 ° С (3695 К, 6192 ° F)
403	Температура кипения*	5930 ° С (6203 К, 10706 ° F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения газовоздушной смеси
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*	52,31 кДж / моль
408	Удельная теплота парообразования (энтальпия кипения ΔHboil)*	774 кДж / моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,114 Дж / г К (при 0-1000 ° C)
410	Молярная теплоемкость	24,27 Дж / (кмоль)
411	Молярный объем	9,53 см³ / моль
412	Теплопроводность	173 Вт / (м · К) (в стандартных условиях), 162,8 Вт / (мК) (при 300 К)
500	Кристаллическая решетка
511	Кристаллическая решетка # 1	α-вольфрам
512	Ретикулярная структура	По центру кубического тела Читайте также: Точный расчет сопротивления для светодиода: по каким формулам можно рассчитать сопротивление
513	Параметры решетки	3160
514	C / a отчет
515	Температура Дебая	310 К
516	Название группы пространств симметрии	Я_ 3 мес
517	Номер пространственной группы симметрии	229
900	Дополнительная информация
901	Количество CAS	7440-33-7

Примечание:

205 * Эмпирический радиус вольфрама согласно 1 и 3 составляет 139 пм и 137 пм соответственно.

206 * Ковалентный радиус вольфрама согласно 1 и 3 составляет 162 ± 7 пм и 170 пм соответственно.

401 * Плотность вольфрама согласно 3 и 4 составляет 19,25 г / см3 (при 0 ° C и других стандартных условиях состояние вещества твердое) и 19,32 г / см3 (при 20 ° C и других стандартных условиях состояния материи — твердое тело) соответственно.

402 * Температура плавления вольфрама согласно 4 составляет 3420 ° C (3693,15 K, 6188 ° F).

403 * Температура кипения вольфрама согласно 3 и 4 составляет 5555 ° C (5828 K, 10,031 ° F) и 5680 ° C (5953,15 K, 10256 ° F), соответственно.

407 * Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) вольфрама по 4 составляет 61,5 кДж / моль соответственно.

408 * Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHboil) вольфрама согласно 3 и 4 составляет соответственно 824 кДж / моль и 769 кДж / моль.

Свойства

Чтобы понять, где лучше всего использовать вольфрам, необходимо знать свойства этого металла. Сейчас об этом материале известно достаточно информации, чтобы определить область его применения.

Химические

Имущество:

1. Валентность чистого металла равна 6. Для соединений на его основе она может составлять от 2 до 5.
2. Молярная масса химического элемента 183,84.
3. Элемент имеет двухуровневую орбиту.

Вольфрам — химически активный металл. Он реагирует с различными веществами с образованием сложных и простых соединений. Реакции протекают быстрее при нагревании. Для дальнейшего ускорения реакции можно добавить водяной пар.

Физические

Имущество:

1. Цвет серый.
2. Прозрачность отсутствует.
3. Металлический блеск — да.
4. Твердость — 7,5 (показатель указан по шкале Мооса).
5. Плотность — 19,3 г / см3.
6. Радиоактивность — 0.
7. Теплопроводность — 173 Вт / (м · К).
8. Электропроводность — 55 10-9 Ом · м.
9. Индекс твердости по Бринеллю — 488 кгс / мм².
10. Теплоемкость — 134,4 Дж / (кг градусов).
11. Температура плавления — 3380 ° С (показатель зависит от количества примесей).
12. Устойчивость к электричеству — 55 10-9 Ом м (при соблюдении температурного режима 20 ° С).
13. Температура кипения составляет около 5555 ° C.

Металл лучше всего ковать при нагревании до 1600 ° C.

Тяжелые сплавы изготавливают на основе вольфрама. Общее содержание основания может достигать 97%. Готовые сплавы используются для изготовления контейнеров, в которых будут храниться и перевозиться радиоактивные вещества. Основная особенность контейнера — способность поглощать часть гамма-излучения.

Температура плавления вольфрама: точное значение + технология плавки

Вольфрам — это хорошо, но не панацея для промышленности. Из-за редкости элементарных минералов их добыча физически ограничена. Есть и недостатки в свойствах элемента: окисление при температуре выше 700 градусов или большая хрупкость из-за превышения отметки в 500 градусов Цельсия со знаком плюс.

Разнообразие неплавящихся вольфрамовых электродов

1) Какова температура плавления вольфрама?

Термические параметры включают одновременно несколько показателей химического элемента: удельную теплоту плавления, удельную теплоту испарения, температуру плавления и температуру кипения. Начнем с базового значения для промышленного использования металлов: температура плавления вольфрама составляет 3422 градуса Цельсия или 3895 Кельвина и 6 192 Фаренгейта.

Важно: температура плавления вольфрамовых сплавов может отличаться от базового значения для чистого вещества в пределах 30-40%, что накладывает некоторые ограничения на область применения металлических веществ в некоторых областях промышленности.

Температура кипения вольфрама еще выше и трудна для понимания среднестатистического человека: 5 555 градусов по Цельсию или 5 828 Кельвинов (10 031 по Фаренгейту). Удельная теплота парообразования составляет 4 482 килоджоулей на килограмм, а удельная теплота плавления — 286 килоджоулей на килограмм.

10 самых прочных металлов в мире

Где и как получить вольфрам в бытовой и другой технике?

Факторы, ограничивающие применение вольфрама

Есть ряд факторов, ограничивающих использование этого материала:

• высокая плотность;
• значительная склонность к хрупкости при низких температурах;
• низкая стойкость к окислению.

Вольфрам имеет внешний вид, похожий на обычную сталь. Его основное применение в основном связано с производством сплавов с высокими прочностными характеристиками. Этот металл подходит для обработки, но только в предварительно нагретом состоянии. В зависимости от выбранного вида обработки нагрев осуществляется при определенной температуре. Например, если бизнес ковка вольфрамовых прутков, заготовку необходимо предварительно нагреть до температуры 1450-1500 градусов Цельсия.

В течение 100 лет вольфрам не использовался в коммерческих целях. Его использование в производстве различных технологий ограничено его высокой температурой плавления.

Начало его промышленного использования связано с 1856 годом, когда его впервые применили для склеивания инструментальных сталей. При их производстве в состав добавляли вольфрам суммарной долей до 5%. Наличие этого металла в стали позволило увеличить скорость резания на токарных станках с 5 до 8 м / мин.

Развитие промышленности во второй половине 19 века характеризуется активным развитием станкостроения. Спрос на оборудование с каждым годом стабильно рос, что требовало от машиностроителей получения качественных характеристик машин и, кроме того, увеличения их скорости работы. Первым толчком к увеличению скорости резки стало использование вольфрама.

Уже в начале 20 века скорость резания была увеличена до 35 метров в минуту. Этого удалось добиться легированием стали не только вольфрамом, но и другими элементами:

Впоследствии скорость резки на станках увеличилась до 60 метров в минуту. Но, несмотря на такие высокие показатели, специалисты понимали, что есть возможность улучшить эту функцию. Специалисты не долго думали, какой выбрать способ увеличения скорости резания. Они прибегли к использованию вольфрама, но уже в форме карбидов в союзе с другими металлами и их типами. В настоящее время резка металла на станках с производительностью 2000 метров в минуту является довольно распространенной практикой.

Сплавы, содержащие вольфрам

Сегодня выделяют однофазные сплавы вольфрама. Это подразумевает введение одного или нескольких элементов. Наиболее известны соединения вольфрама с молибденом. Сплав с этим элементом увеличивает прочность вольфрама на разрыв. Кроме того, к однофазным сплавам относятся следующие системы: вольфрам-титан / цирконий, ниобий, гафний.

Однако рений придает вольфраму большую пластичность, сохраняя при этом другие показатели на его характерном высоком уровне. Но практическое применение таких соединений ограничено трудностями извлечения Re.

Поскольку вольфрам является наиболее тугоплавким материалом, получить его сплавы традиционным способом сложно. При температуре плавления вольфрама другие металлы уже кипят или даже переходят в газовую фазу. Современные технологии позволяют получать ряд сплавов электролизом. Например, вольфрам-никель-кобальт, который используется не для изготовления целых деталей, а для нанесения защитного слоя на менее прочные металлы.

Даже в промышленности по-прежнему актуален способ получения вольфрамовых сплавов методами порошковой металлургии. Это требует создания особых условий технологического процесса, в том числе наличия вакуума. Особенности взаимодействия металлов с вольфрамом делают его предпочтительным для соединений не связанной природы, а с использованием 3, 4 и более компонентов. Такие сплавы особенно твердые, но малейшее отклонение от процентного содержания того или иного элемента приводит к увеличению хрупкости готового сплава.

Марки

Марки вольфрама:

1. БП представляет собой соединение вольфрама с рением.
2. ВТ, ВИ, ВЛ — в основу добавляется добавка лантана, тория, оксида иттрия.
3. ВРН — металл без добавок. Допускается наличие небольшого количества различных примесей.
4. ВМ — в основу добавляются различные добавки. Основные из них кремний-щелочные, алюминиевые.
5. МВ представляет собой соединение молибдена с вольфрамом. Пластичность сохраняется вместе с увеличением прочности.
6. ВЧ — чистый металл без примесей, добавок.
7. БА — соединение основы с алюминием, кремний-щелочными добавками.

Лампы накаливания не зря имеют стеклянную герметичную капсулу. Поскольку вольфрам быстро окисляется на открытом воздухе, капсула заполнена инертным газом.

Лампа накаливания (Фото: Instagram / climberam)

Область применения

Вольфрам используется во многих отраслях промышленности. Основная область применения — производство сплавов. Этот металл увеличивает твердость, прочность, упругость и улучшает свойства при растяжении различных типов стали.

Обычно его готовят в двух формах: железо-вольфрам — сплав железа и вольфрама, обычно содержащий около 70-80% вольфрама. Ферровольфрам смешивают с другими металлами и сплавами (обычно со сталью) для получения специализированных соединений. А также выпускается в виде порошка. Затем его добавляют к другим металлам для получения новых соединений с улучшенными характеристиками .

Около 90% всех вольфрамовых сплавов используется в горнодобывающем, строительном, электротехническом и металлообрабатывающем оборудовании. Эти сплавы используются для многих вещей: нагревательных элементов в печах (благодаря хорошей теплопроводности), деталей для самолетов и космических кораблей; оборудование, используемое в телевидении, радиолокации и радиотехнике; высокопрочные сверла; металлорежущий инструмент и аналогичное оборудование.

Небольшие количества вольфрама используются в лампах накаливания. Из него получается очень тонкая проволока, образующая нить накала в лампах. Электрический ток проходит через эту нить и нагревает ее, заставляя ее излучать свет. Он не плавится из-за высокой температуры плавления вольфрама.

Он также используется в таких устройствах и элементах, как:

• электроды для сварки;
• противовесы;
• магниты;
• рентгеновские аппараты;
• обмотки и нагревательные элементы электроплит;
• катоды радиоламп и электронных устройств (торированный вольфрам);
• магнетрон в микроволновых печах;
• химические катализаторы.

Кроме того, он используется в металлообработке и горнодобывающей промышленности, а также при производстве красочных пигментов.

Номенклатура марок металла

На основе вольфрама или с его участием металлурги выплавили продукт с десятками наименований и марок.

Среди наиболее распространенных — чистый вольфрам (RF) и сплав рения (VR).

Классификация марок вольфрама основана на составе присадок:

Название бренда	Тип добавки
ЭТО ИДЕТ	Алюминий + кремнистые щелочи
ВМ	Торий + кремнистые щелочи
В И	Оксид иттрия
VT	Оксид тория
Авиакомпании	Оксид лантана

СТРУКТУРА

Кристалл вольфрама имеет объемно-центрированную кубическую решетку. Кристаллы вольфрама на холоде характеризуются низкой пластичностью, поэтому в процессе прессования порошка они практически не меняют свою основную форму и размер, а уплотнение порошка происходит в основном за счет относительного движения частиц.

В объемно-центрированной кубической вольфрамовой ячейке атомы расположены вверху и в центре ячейки, то есть на ячейку приходится два атома. ОЦК-структура — это не самая плотная упаковка атомов. Коэффициент компактности — 0,68. Im3m пространственная группа вольфрама.

Биологическая роль

Вольфрам не играет значительной биологической роли. У некоторых архей и бактерий есть ферменты, в активном центре которых находится вольфрам. Есть вольфрам-зависимые облигатные формы гипертермофильных архей, обитающие вокруг глубоководных гидротермальных источников. Присутствие вольфрама в ферментах можно считать физиологическим пережитком раннего архея — есть предположения, что вольфрам играл роль на ранних этапах возникновения жизни.

Вольфрамовая пыль, как и большинство других типов металлической пыли, раздражает дыхательную систему.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Кларк вольфрама в земной коре составляет (по Виноградову) 1,3 г / т (0,00013% по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в породах, ppm: ультраосновное — 0,1, основное — 0,7, среднее — 1,2, кислотное — 1,9.

Процесс получения вольфрама проходит через подфазу отделения триоксида WO3 от минеральных концентратов и последующее восстановление до металлического порошка водородом при температуре около 700 ° C. Из-за высокой температуры плавления вольфрама методы порошковой металлургии используются для получения компактной формы: полученный порошок прессуется, спекается в атмосфере водорода при температуре 1200-1300 ° C, затем пропускается электрическим током. Металл нагревается до 3000 ° С, при этом спекание происходит в монолитном материале. Расплав зоны используют для последующей очистки и получения монокристаллической формы.

Получение из руды и месторождения

В природе вольфрам содержится в окисленных отложениях. Они образуются из триоксида этого металла, который соединяется с кальцием, марганцем и железом. Иногда в составе встречаются медь, свинец, торий и некоторые редкоземельные элементы.

Минералы, насыщенные вольфрамом, чаще всего встречаются в почвенных породах небольшими вкраплениями. В этом случае средняя концентрация тяжелых металлов достигает 2%.

Самые большие месторождения вольфрама находятся в США, Китае и Канаде. Среднегодовая мировая добыча составляет 50 тысяч тонн.

Критическая температурная отметка для этого металла — 13610 ° С. При нагревании до таких показателей он превращается в газ.

§2. Вольфрамовые электроды

Дуговая сварка
Сварочные электроды — один из важнейших компонентов, необходимых для сварки. Наиболее широко они используются при дуговой сварке. Он относится к термическому классу сварки, при котором плавление осуществляется за счет тепловой энергии. Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) — наиболее распространенный сварочный процесс. Тепловая энергия создается электрической дугой, которая горит между электродом и заготовкой (деталью, деталью). Дуга — это мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов, паров металлов. Электрод подает электрический ток на сварной шов, чтобы создать дугу.

Сварочные электроды

Сварочный электрод представляет собой катанку с покрытием (или без него). Существует большое разнообразие сварочных электродов. Они различаются по химическому составу, длине, диаметру, определенный тип электродов подходит для сварки определенных металлов и сплавов и т.д. И т.д. Разделение сварочных электродов на расходные и нерасходуемые — один из важнейших их видов классификация.

Плавящиеся сварочные электроды расплавляются в процессе сварки, их металл вместе с расплавленным металлом заготовки используется для восстановления сварочной ванны. Эти электроды изготовлены из стали и меди.

Неплавящиеся электроды не плавятся при сварке. К этому типу относятся угольные и вольфрамовые электроды. При сварке неплавящимся вольфрамовым электродом необходимо использовать присадочный материал (обычно сварочную проволоку или пруток), который плавится и вместе с расплавленным материалом детали образует сварочную ванну.

Кроме того, сварочные электроды покрыты и не покрыты. Покрытие играет важную роль. Его компоненты могут обеспечить сварочный металл заданного состава и свойств, стабильное горение дуги и защиту расплавленного металла от воздействия воздуха. Следовательно, компоненты покрытия могут быть легирующими, стабилизирующими, газообразующими, шлакообразующими, раскисляющими, а само покрытие может быть кислотным, рутиловым, основным или целлюлозным.

Вольфрамовые электроды для сварки

Как отмечалось ранее, вольфрамовые электроды не являются расходными материалами и используются при сварке присадочной проволокой. Эти электроды в основном используются для сварки цветных металлов и их сплавов (вольфрамовый электрод с добавкой циркония), высоколегированных сталей (вольфрамовый электрод с добавкой тория EWT), а также вольфрамовый электрод подходит для получения сварного валика большей прочности и свариваемые детали могут иметь различный химический состав.

Сварка аргонно-вольфрамовыми электродами довольно распространена. Эта среда положительно влияет на процесс сварки и качество сварного шва. Вольфрамовые электроды могут быть изготовлены из чистого вольфрама или содержать различные добавки, улучшающие качество процесса сварки и наплавки. Особенностью неплавких сварочных электродов из чистого вольфрама (например, вольфрамового электрода марки EHF) является не очень хорошее зажигание дуги.

Зажигание дуги происходит в три этапа:

• короткое замыкание электрода на заготовке;
• вывод электрода на небольшое расстояние;
• возникновение устойчивого дугового разряда.

Для улучшения зажигания дуги и достижения высокой стабильности дуги при сварке в вольфрамовые электроды добавляют цирконий. Торизация (вольфрамовый электрод EVT-15) также улучшает зажигание дуги и увеличивает срок службы сварочных электродов. Добавление иттрия в вольфрамовые электроды (вольфрамовый электрод ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3) позволяет использовать их в различных токовых средах. Например, это может быть дуга переменного или постоянного тока. В первом случае сварочная дуга питается от источника переменного тока. Различают однофазные и трехфазные источники питания дуги. Во втором — от источника постоянного тока.
Аргонодуговая сварка (дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в атмосфере аргона)

Этот тип сварки доказал свою эффективность при сварке цветных металлов, таких как молибден, титан, никель и высоколегированных сталей. Это вид дуговой сварки, при котором источником тепла, необходимого для создания сварочной ванны, является электрический ток. В этом типе аргонодуговой сварки основными элементами являются вольфрамовый электрод и инертный газ аргон. Во время сварки аргон подается на вольфрамовый электрод и защищает его, зону дуги и сварочную ванну от атмосферной газовой смеси (азот, водород, углекислый газ). Эта защита значительно улучшает качественные характеристики сварного шва, а также защищает сварочные вольфрамовые электроды от быстрого возгорания на воздухе. Газ аргон можно использовать при сварке большого количества металлов и сплавов, так как он инертен.

Стандарт для вольфрамовых электродов

Нахождение в природе и способы добывания

В чистом виде не встречается в природе. Наиболее распространенные минералы, в которых он содержится, — шеелит и вольфрамит. Это один из самых редких предметов. В чистом виде его можно получить при нагревании оксида вольфрама с алюминием. Он также образуется при прохождении газообразного водорода через вольфрамовую кислоту, нагретую до высоких температур.

Только алмазы тверже карбида вольфрама

Чистый вольфрам не так уж и силен — вы можете разрезать его ножовкой, — но когда вольфрам соединяется с углеродом, он становится карбидом вольфрама, одним из самых твердых и твердых веществ на Земле.

Когда в вольфрам добавляют небольшое количество углерода или других металлов, он фиксирует структуру и предотвращает небольшую деформацию.

Кольца из вольфрама

Карбид вольфрама настолько твердый, что его можно огранить только алмазами, и, опять же, алмазы работают только в том случае, если карбид вольфрама не полностью отвержден. Карбид вольфрама в три раза тверже стали, может прослужить до 100 раз дольше, чем сталь в условиях сильного абразива, и имеет самую высокую прочность на сжатие среди всех кованых металлов, что означает, что он не вмятина и не деформируется при сжатии с огромной силой.

Вольфрам — это элемент, который светится внутри лампы накаливания

Чаще всего карбид вольфрама используется в специализированных инструментах, особенно в сверлах. Любое сверло для резки металла или твердых пород должно выдерживать высокий уровень трения, не тупиться и не ломаться. Только алмазные наконечники тверже карбида вольфрама, но они намного дороже.

Процесс производства тугоплавкого вольфрама

Этот материал относится к редким металлам. Для него характерны относительно небольшие объемы потребления и производства, а также невысокая распространенность в земной коре. Ни один из редких металлов не получается восстановлением из сырья. Изначально он превращается в химическое соединение. А любая редкометальная руда перед переработкой подлежит дальнейшему обогащению.

Чтобы получить редкий металл, нужно выполнить три основных шага:

1. Разложение минерала. Восстановленный металл отделяется от большей части обрабатываемого сырья. Его концентрируют в виде осадка или раствора.
2. Получите химически чистое соединение. Его выделение и очистка.
3. Металл выделяют из полученного соединения. Так получаются чистые материалы без примесей.

В процессе получения вольфрама также есть несколько этапов. Исходное сырье — шеелит и вольфрамит. Обычно они содержат от 0,2 до 2% вольфрама.

1. Обогащение минерала осуществляется электростатической или магнитной сепарацией, флотацией, гравитацией. В результате получается вольфрамовый концентрат, содержащий около 55-65% ангидрида вольфрама. В них также проверяется наличие примесей: висмута, сурьмы, меди, олова, мышьяка, серы, фосфора.
2. Получите диоксид вольфрама. Это сырье для производства металлического вольфрама или его карбида. Для этого проводится ряд процедур, таких как: выщелачивание агломерата и сплава, разложение концентратов, получение технической вольфрамовой кислоты и другие. В результате этих действий должен быть получен продукт, содержащий 99,9% триоксида вольфрама.
3. Производство пыли. В виде порошка чистый металл можно получить из ангидрида. Для этого восстановление проводят углеродом или водородом. Восстановление углерода выполняется реже, поскольку ангидрид насыщен карбидами, что приводит к хрупкости металла и плохой обработке. При получении порошка используются специальные методы, позволяющие контролировать форму и размер зерен, размер частиц и химический состав.
4. Получите компактный вольфрам. В основном в виде слитков или прутков это заготовка для изготовления полуфабрикатов: ленты, прутков, проволоки и других.

Свойства простого вещества.

Металлический вольфрам имеет светло-серый цвет. После углерода у него самая высокая температура плавления среди всех простых веществ. Его значение определяется в диапазоне 3387-3422 ° C. Вольфрам обладает прекрасными механическими свойствами при высоких температурах и самым низким коэффициентом расширения среди всех металлов. Температура кипения 5400-5700 ° С. Вольфрам — один из самых тяжелых металлов с плотностью 19250 кг / м3. Электропроводность вольфрама при 0 ° C составляет примерно 28% от электропроводности серебра, которое является наиболее электропроводящим металлом. С чистым вольфрамом довольно легко работать, но обычно он содержит примеси углерода и кислорода, которые придают металлу известную всем твердость.

Вольфрам имеет очень высокий модуль упругости при растяжении и сжатии, высокое сопротивление термической ползучести, высокую теплопроводность и электрическую проводимость, высокий коэффициент электронной эмиссии, который можно дополнительно улучшить, связав вольфрам с некоторыми оксидами металлов.

Вольфрам химически устойчив. Соляная, серная, азотная, плавиковая кислоты, царская водка, водный раствор гидроксида натрия, аммиак (до 700 ° C), ртуть и пары ртути, воздух и кислород (до 400 ° C), вода, водород, азот, углерод монооксид (до 800 ° С), соляная кислота (до 600 ° С) не влияет на вольфрам. Аммиак реагирует с вольфрамом в смеси с перекисью водорода, жидкой и кипящей серой, хлором (более 250 ° C), сероводородом в условиях красного каления, горячей царской водкой, смесью плавиковой и азотной кислот, растворяет нитрат, нитрит, калий хлорат, диоксид свинца, нитрит натрия, горячая азотная кислота, фтор, бром, йод. Карбид вольфрама образуется при взаимодействии углерода с вольфрамом при температуре выше 1400 ° C, оксид — при взаимодействии с водяным паром и диоксидом серы (при высокой температуре), диоксидом углерода (более 1200 ° C), оксидами алюминия, магния и торий.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Вольфрам встречается в природе в основном в виде окисленных комплексных соединений, образованных триоксидом вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда и свинцом, медью, торием и редкоземельными элементами. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца nFeWO4 * mMnWO4 — ферберит и губнерит соответственно) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые руды обычно пропитываются гранитными породами, поэтому средняя концентрация вольфрама составляет 1-2 %.

Самые большие запасы находятся в Казахстане, Китае, Канаде и США; месторождения известны также в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее.Мировое производство вольфрама составляет 49-50 тыс тонн в год, из них 41 в Китае, 3,5 в России; Казахстан 0,7, Австрия 0,5. Основные экспортеры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Основные импортеры: США, Япония, Германия, Великобритания. Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.