Wolfram: Anwendung, Eigenschaften und chemische Eigenschaften

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Mutter Natur hat die Menschheit mit nützlichen chemischen Elementen bereichert. Einige von ihnen sind in seinen Eingeweiden versteckt und in relativ geringen Mengen enth alten, aber ihre Bedeutung ist sehr groß. Einer davon ist Wolfram. Seine Verwendung beruht auf seinen besonderen Eigenschaften.

Ursprungsgeschichte

XVIII Jahrhundert - das Jahrhundert der Entdeckung des Periodensystems - wurde grundlegend in der Geschichte dieses Metalls.

Früher wurde die Existenz einer bestimmten Substanz, die Teil der Mineralgesteine ist, angenommen, was das Verhütten der notwendigen Metalle aus ihnen verhinderte. Beispielsweise war die Gewinnung von Zinn schwierig, wenn das Erz ein solches Element enthielt. Der Schmelztemperaturunterschied und chemische Reaktionen führten zur Bildung von Schlackenschaum, der die Zinnausbeute verringerte.

Im 8. Jahrhundert wurde das Metall nacheinander von dem schwedischen Wissenschaftler Scheele und den Spanierbrüdern Eluard entdeckt. Dies geschah als Ergebnis chemischer Experimente zur Oxidation von Mineralgesteinen - Scheelit und Wolframit.

Eingetragen im Periodensystem der Elemente gemäß der Ordnungszahl 74. Ein seltenes Refraktärmetall mit einem Atommit einer Masse von 183,84 ist Wolfram. Seine Verwendung ist auf ungewöhnliche Eigenschaften zurückzuführen, die bereits im 20. Jahrhundert entdeckt wurden.

Wo suchen?

Gemessen an der Anzahl in den Eingeweiden der Erde ist es "dünn besiedelt" und nimmt den 28. Platz ein. Es ist Bestandteil von etwa 22 verschiedenen Mineralien, aber nur 4 davon sind für seine Gewinnung unerlässlich: Scheelit (enthält etwa 80 % Trioxid), Wolframit, Ferberit und Hubnerit (sie enth alten jeweils 75-77 %). Die Zusammensetzung von Erzen enthält meistens Verunreinigungen, in einigen Fällen wird eine parallele "Extraktion" von Metallen wie Molybdän, Zinn, Tantal usw. durchgeführt. Die größten Vorkommen befinden sich in China, Kasachstan, Kanada, den USA, außerdem gibt es in Russland, Portugal, Usbekistan.

Wie bekommen sie es?

Aufgrund der besonderen Eigenschaften sowie des geringen Geh alts im Gestein ist die Technologie zur Gewinnung von reinem Wolfram recht kompliziert.

1. Magnetabscheidung, elektrostatische Abscheidung oder Flotation zur Anreicherung von Erz auf 50-60% Wolframoxidkonzentration.
2. Isolierung von 99 % Oxid durch chemische Reaktionen mit alkalischen oder sauren Reagenzien und schrittweise Reinigung des resultierenden Niederschlags.
3. Metallreduktion mit Kohlenstoff oder Wasserstoff, Ausgabe des entsprechenden Metallpulvers.
4. Herstellung von Barren oder gesinterten Pulverbriketts.

Eine der wichtigsten Stufen bei der Herstellung metallurgischer Produkte ist die Pulvermetallurgie. Es basiert auf dem Mischen von feuerfesten Metallpulvern, deren Pressen und anschließendem Sintern. Auf diese Weise erhält man eine große Anzahl technologisch wichtiger Legierungen, darunter Wolframkarbid, dessen Anwendung hauptsächlich in der industriellen Herstellung von Schneidwerkzeugen mit erhöhter Leistung und H altbarkeit zu finden ist.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Wolfram ist ein feuerfestes Schwermetall von silberner Farbe mit einem raumzentrierten Kristallgitter.

• Schmelzpunkt - 3422 ˚С.
• Siedepunkt - 5555 ˚С.
• Dichte - 19,25 g/cm3.

Es ist ein guter elektrischer Stromleiter. Magnetisiert nicht. Einige Mineralien (z. B. Scheelit) sind lumineszierend.

Beständig gegen Säuren, aggressive Substanzen bei hohen Temperaturen, Korrosion und Alterung. Wolfram trägt auch zur Deaktivierung des Einflusses negativer Verunreinigungen in Stählen, zur Verbesserung seiner Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Zuverlässigkeit bei. Die Verwendung solcher Eisen-Kohlenstoff-Legierungen ist durch ihre Herstellbarkeit und Verschleißfestigkeit gerechtfertigt.

Mechanische und technologische Eigenschaften

Wolfram ist ein hartes, h altbares Metall. Seine Härte beträgt 488 HB, seine Zugfestigkeit 1130-1375 MPa. Im k alten Zustand ist es kein Plastik. Bei einer Temperatur von 1600 ˚С steigt die Plastizität bis zu einem Zustand der absoluten Anfälligkeit für Druckbehandlung: Schmieden, Walzen, Ziehen. Es ist bekannt, dass aus 1 kg dieses Metalls ein Faden mit einer Gesamtlänge von bis zu 3 km hergestellt werden kann.

Die maschinelle Bearbeitung ist aufgrund zu hoher Härte schwierig undZerbrechlichkeit. Zum Bohren, Drehen, Fräsen werden pulvermetallurgisch hergestellte Hartmetall-Wolfram-Kob alt-Werkstoffe verwendet. Weniger häufig, bei niedrigen Drehzahlen und besonderen Bedingungen, werden Werkzeuge aus legiertem Wolfram-Schnellarbeitsstahl verwendet. Standard-Schneidprinzipien sind nicht anwendbar, da die Ausrüstung extrem schnell verschleißt und das verarbeitete Wolfram reißt. Folgende Technologien kommen zum Einsatz:

1. Chemische Behandlung und Imprägnierung der Oberflächenschicht, einschließlich der Verwendung von Silber zu diesem Zweck.
2. Erhitzen der Oberfläche mit Hilfe von Öfen, einer Gasflamme, einem elektrischen Strom von 0,2 A. Die zulässige Temperatur, bei der die Plastizität leicht zunimmt und sich dementsprechend das Schneiden verbessert, beträgt 300-450 ˚С.
3. Wolframschneiden mit schmelzbaren Materialien.

Schärfen und Schleifen sollte mit Diamant- und Elbor-Werkzeugen erfolgen, seltener mit Korund.

Das Schweißen dieses Refraktärmetalls erfolgt hauptsächlich unter Einwirkung eines Lichtbogens, Wolfram- oder Kohlenstoffelektroden in einem Inertgas- oder Flüssigkeitsschutz. Auch Kontaktschweißen ist möglich.

Dieses besondere chemische Element hat Eigenschaften, die es von der Masse abheben. So verbessert es beispielsweise durch hohe Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit die Qualität und Schneideigenschaften von legierten wolframh altigen Stählen, und sein hoher Schmelzpunkt ermöglicht die Herstellung von Glühdrähten für Glühbirnen und Elektroden zum Schweißen.

Bewerbung

Rarität, Ungewöhnlichkeit und Bedeutung bestimmen die weit verbreitete Verwendung in der modernen Technologie eines Metalls namens Wolfram - Wolfram. Eigenschaften und Anwendung rechtfertigen den hohen Aufwand und die Nachfrage. Hoher Schmelzpunkt, Härte, Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Beständigkeit gegen chemische Angriffe und Korrosion, Verschleißfestigkeit und Schnitteigenschaften sind seine wichtigsten Trümpfe. Anwendungsfälle:

1. Filamente.
2. Legieren von Stählen zur Erzielung von schnelllaufenden, verschleißfesten, hitzebeständigen und hitzebeständigen Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, die zur Herstellung von Bohrern und anderen Werkzeugen, Stempeln, Federn und Federn verwendet werden, Schienen.
3. Herstellung von "pulverförmigen" Hartlegierungen, die hauptsächlich als hochverschleißfeste Schneid-, Bohr- oder Presswerkzeuge verwendet werden.
4. Elektroden zum WIG- und Widerstandsschweißen.
5. Fertigung von Teilen für die Röntgen- und Funktechnik, diverse technische Lampen.
6. Spezielle Leuchtfarben.
7. Drähte und Teile für die chemische Industrie.
8. Verschiedene praktische Kleinigkeiten, zB Jigs zum Angeln.

Verschiedene Legierungen mit Wolfram werden immer beliebter. Die Bandbreite solcher Materialien ist manchmal überraschend - von der Schwerindustrie bis zur Leichtindustrie, wo Stoffe mit besonderen Eigenschaften (z. B. feuerfest) hergestellt werden.

Es gibt keine universellen Materialien. Jedes bekannte Element und geschaffene Legierungen zeichnen sich durch ihre Einzigartigkeit und Notwendigkeit für bestimmte Bereiche des Lebens und der Industrie aus. Einige von ihnen haben jedoch spezielle Eigenschaften, die bisher nicht realisierbare Prozesse ermöglichen. Ein solches Metall ist Wolfram. Seine Anwendung ist nicht breit genug, wie Stahl, aber jede der Optionen ist äußerst nützlich und notwendig für die Menschheit.