Как определить вольфрам в домашних условиях?

История, описание и физико-химические свойства Вольфрама. Как выглядят, какими характеристиками обладает тугоплавкий металл? Чем ценится вольфрам, к каким металлам относят и как происходит добыча. Где используется цветной металл.
Содержание
Читайте также  Отбеливание серебра в домашних условиях

Как определить вольфрам в домашних условиях?

ВОЛЬФРАМ — самый тугоплавкий металл

Металл получил название от минерала вольфрамита («Wolf Rahm» с немецкого). Минерал весил немало, и в Швеции горняки назвали его «тунг стен» — тяжелый камень.

Во Франции, США и Великобритании для вольфрама используют название «tungsten».

Как его нашли

История открытия связана со шведским химиком К.В. Шееле. Из неизученного минерала он выделил неизвестную «тунгстеновую» кислоту (WO3·H2O). Братья Элюар выделили из её солей новый элемент. Поскольку работали они с вольфрамитом, то назван был элемент вольфрамом.

Свойства

Вольфрам относится к переходным металлам. Имеет серебристо-серый цвет. В периодической таблице Менделеева расположен в VI группе и носит атомный № 74.

Физические свойства металла:

  • плотность 19,25 г/см3;
  • кристаллическая структура объемноцентрированная, кубическая;
  • парамагнитен;
  • температура плавления 3422 °C;
  • цвет искры — желтый, дает пучок коротких прерывистых искр;
  • число стабильных изотопов 4.

Некоторые свойства вольфрама уникальны. Тугоплавкость — визитная карточка вольфрама, ею он отличается от других металлов.

Свойства атома
Название, символ, номер Вольфра́м / Wolframium (W), 74
Атомная масса
(молярная масса)
183,84(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d4 6s2
Радиус атома 141 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 170 пм
Радиус иона (+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность 2,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал W ← W3+ 0,11 В
W ← W6+ 0,68 В
Степени окисления 6, 5, 4, 3, 2, 0
Энергия ионизации
(первый электрон)
769,7 (7,98) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 19,25[2] г/см³
Температура плавления 3695 K (3422 °C, 6192 °F)[2]
Температура кипения 5828 K (5555 °C, 10031 °F)[2]
Уд. теплота плавления 285,3 кДж/кг
52,31[3][4] кДж/моль
Уд. теплота испарения 4482 кДж/кг 824 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24,27[5] Дж/(K·моль)
Молярный объём 9,53 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая
объёмноцентрированная
Параметры решётки 3,160 Å
Температура Дебая 310 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 162,8[6] Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-33-7

Месторождения и добыча

Для промышленной добычи пригодны вольфрамиты (гюбнерит, ферберит) и шеелит.

  • штокверковый вольфрамитовый;
  • штокверковый шеелитовый;
  • жильный вольфрамитовый;
  • скарново-шеелитовый.

Крупнейшими запасами вольфрамовых руд обладают:

  • Китай;
  • Канада;
  • Россия;
  • Австралия;
  • США.

Российские запасы вольфрамовых руд происхождением из коренных месторождений.

Получение

Промышленное получение металла из руды предваряется обогащением. Это дробление, шлифовка, флотация. Затем из концентрата выделяют WO3, который затем восстанавливают до металла водородом при температуре около 700°С.

Компактный вольфрам получают:

  1. Методом порошковой металлургии. Достоинство метода — возможность равномерного введения присадок.
  2. Электронно-лучевая плавка, или плавка в электро-дуговых печах. Достоинство метода — возможность получать крупные (до 3 тонн) заготовки металла.

Сплавы

Присадки меняют характеристики полученных сплавов.

Марка российского сплава Присадки
ВД-20 80% вольфрама, 20% меди
ВНЖ-95 3% никеля, 2% железа
ВНМ 2-1 2% никеля, 1% меди
ВНЖ 7-3 7% никеля, 3% железа
ВД-30 70% вольфрама, 30% меди
ВНЖ-97.5 1.5% никеля, 1% железа

Плюсы и минусы металла

Преимущества Недостатки
Электрическое сопротивление Высокая плотность
Температура плавления Слабая сопротивляемость окислению
Коэффициент линейного расширения Ломкость при низких температурах

Применение

В применении тугоплавкого металла соперничают металлообрабатывающая, нефтехимическая, мебельная промышленности.

Вольфрам используют в производства электродов для аргонно-дуговой сварки.

Качественная быстрорежущая сталь почти всегда имеет в составе вольфрам.

Светящаяся нить накаливания в осветительных лампах, аноды и катоды в электронных приборах — это чистый вольфрам.

Победит, известный советский сплав, на 90% состоит из карбида вольфрама (WC). Победитовые сверла известны многим «рукодельным» мужчинам.

Металл входит в состав тяжелых сплавов, которые применяют в производстве бронебойных снарядов, гироскопов для баллистических ракет.

Начали осваивать и ювелиры тяжелый металл — он гипоаллергенный, тяжелый и прочный.

Наночастицы WO3 нашли применение в медицине. Их антимикробные свойства используют для очистки сточных вод. В компьютерной томографии наночастицы WO3 применяют, как контрастный агент.

Цена вопроса

Средняя цена тонны W на конец июня 2020 года составила 24120-24600 долларов США.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Что такое вольфрамовая проволока и где она применяется?

  1. Особенности
  2. Сферы применения
  3. Где взять в домашних условиях?

Вольфрамовую проволоку относят к категории жароустойчивых материалов, характеризующихся повышенной прочностью и стойкостью к ржавчине, неблагоприятным воздействиям внешних факторов и агрессивным химическим веществам.

Особенности

Для изготовления вольфрамовой проволоки – ГОСТ 18903-73 – применяют кованые прутки. В ходе волочения осуществляется постепенное понижение температурного режима. После этого изделие очищают за счет отжига и электролитической полировки.

Сырьем для изготовления данной разновидности проволочной продукции служит самый тугоплавкий металл. Этот материал жароустойчив и прочен, ему не страшны кислотные и щелочные среды. Подобные характеристики позволяют применять вольфрамовую проволоку для выпуска деталей, предназначенных для эксплуатации в условиях нагрева, вследствие чего они не утрачивают исходных свойств.

Характерные для этого вида проволочной продукции механические параметры (повышенная твердость, устойчивость к износу в процессе нагревания, низкое значение температурного расширения), превышающие многие аналогичные материалы, делают вольфрамовые изделия очень востребованными.

Данную разновидность металлопроката отличает высокий модуль упругости, отменное омическое сопротивление, хорошая тепловая проводимость. Это долговечный и надежный в использовании материал, способный переносить экстремальные эксплуатационные условия, что делает его незаменимым в различных производственных отраслях.

Насчитывается несколько марок такой проволоки. Классификацию выполняют в соответствии с диаметром сечения и процентным соотношением вольфрама в составе материала.

Диаметр проволоки может составлять от 12,5 до 500 мкм.

Наиболее востребована марка ВА. Марку ВРН задействуют для производства катодов электронных устройства.

Спросом также пользуются марки вольфрамового металлопроката ВМ, ВТ.

Именно марка определяет сферу применения материала.

Сферы применения

Вольфрамовая проволока используется в разных сферах производства и народного хозяйства. Ее задействуют для изготовления спиралей и пружинных элементов, предназначенных для лампочек накаливания.

Вольфрам-рениевую разновидность (ВРН) задействуют для производства траверсов.

Вольфрам является тугоплавким металлом, поэтому проволочная продукция на его основе незаменима при создании элементов сопротивления в нагревательных приборах. Она содержится в термоэлектрических преобразователях, петлевых подогревателях.

Процесс изготовления вольфрамового металлопроката довольно сложный с задействованием методик порошковой металлургии. Она пользуется большой популярностью в электротехнической промышленности и радиотехнике. Ее активно используют при создании телевизионных ЖК-экранов. Наиболее востребована проволочная продукция, представляющая собой ангидрид вольфрама и получающаяся из солей этого металла.

На ее базе делают детали рентгеновской техники, которая при эксплуатации подвергается вибрациям и сильному нагреванию. Сетки и фильтрующие механизмы на ее основе применяют в химической промышленности.

Где взять в домашних условиях?

Многих интересует, где найти вольфрамовую проволоку в домашних условиях. Это составляющая всех нагревательных деталей бытовых приборов.

Она присутствует в старых модификациях утюгов, электрических чайниках. Если дома есть отслуживший свой век тепловентилятор, извлеките проволочные нити из нагревателей. Несложно ее достать из поломанных тостеров. Она имеется и в нагревательных элементах рукомойников. Для извлечения проволоки ТЭНы аккуратно вскрывают болгаркой. Только нужно будет очистить проволочную продукцию от изоляции.

Читайте также  Как наточить портновские ножницы в домашних условиях?

Устойчивый к износу и неблагоприятным внешним воздействиям вольфрамовый металлопрокат хорошо себя зарекомендовал. Его поставки выполняются не только в катушках, но и бухтах.

Как узнать что такое вольфрамовая проволка и где она применяется, смотрите в следующем видео.

Как определить вольфрам в домашних условиях?

ANCHEM.RU » Форумы » 1. Аналитический форум .

1. Аналитический форум | Список форумов | Войти в систему | Регистрация | Помощь | Последние темы | Поиск

определение вольфрама >>>

Ответов в этой теме: 15
Страница: 1 2
«« назад || далее »»

luna пишет:
Не могу получить стабильных результатов в определении вольфрама(ниобиевый сплав-молибден, вольфрам, цирконий) колориметрическим методом с роданидом.В качестве восстановителя- хлористое олово.Есть какая-то изюминка, или действительно очень капризный анализ? Последовательность соблюдена полностью: аликвота, роданид, соляная кислота,хлорид олова Теоретически весь механизм реакций понятен, на практике полная противоположность. Посоветуйте на что обратить внимание.

luna пишет:
Из одной навески расхождение есть. По методике восстановитель-треххлористый титан. Из-за отсутствия реактива мы воспользовались хлористым оловом, но окраска комплекса развивается не как с TiCl3(10 мин), а гораздо дольше не менее 40 мин. С этим разобрались, но взяв следующие навески результаты выпали еще больше. Может сплавляем не совсем правильно. В методике ничего не сказано(0,1г сплавляют с пиросульфатом калия в муфельной печи 700-900С до получения прозрачного плава) Плав всегда получается прозрачным, но в некоторых случаях- прозрачный, но желтоватый. С чем это может быть связано?Возможны ли здесь потери( тигель платиновый, но без крышечки)Не исключаю и погрешность температуры в печи на высоком пределе,хотя специалисты со мной не согласны, по раскалу температура выше.
Наша проблема в том, что мы поизводственная лаборатория,считается- если приобрели методику, то все должно получаться легко и просто, времени на отработку нет, нужны результаты. А результатов пока так и нет.

«если приобрели методику» пусть приобретут реактив. От Вас же еще и точность потребуют. Кстати, какова заявленная погрешность анализа? Вы же уже определили, что олово работает неважно. Времязатраты уже увеличиваются.Или просто приготовьте из стружки металлического Ti, растворив ее в солянке.(Трубку или болванку обработайте на токарном или сверлильном станке).
У нас реактив олова готовиться только в день анализа, используем SnCl2 и оксалат Sn.

Леонид пишет:
Лента прав, что такие активные восстановители как трихлорид титана и хлорид олова, не хранятся долго.
Если нет трихлорида титана, то сделайте его сами электрохимическим восстановлением раствора любой соли титана в 1М солянке.
Для этого делаете раствор титана требуемой концентрации, помещаете его в стаканчик с электродами (анод — стеклографит, катод — нержавейка) и разделенными электродными пространствами (например, пористой керамикой). После чего пропускаете ток от любого источника питания. Количество электричества при электролизе берете раза в 1,5-2 больше от расчетного. Да и визуально будет видно, как раствор будет становиться интенсивно фиолетовым. Вот его и используете.
Кстати трихлорид титана — один из самых мощных восстановителей (покруче хлорида олова), активно поглощает кислород из воздуха и практически не хранится.
А растворять титан в солянке — закат солнца вручную. Оче-е-ень медленно все идет, поскольку титан довольно коррозионностойкий металл. Да и пока нужная концентрация образуется, половина воздухом окислится.
Успехов!


Стружка просто растворяется, мы всегда так делаем, срок годности фирменного реактива TiCl3 — 0.5 года.


Стружка просто растворяется, мы всегда так делаем, срок годности фирменного реактива TiCl3 — 0.5 года.

Реактива — может быть, и то, когда он герметично закрыт в банке. А вскройте банку, да сделайте раствор. Через неделю там уже будет раствор хлористого титанила. Проверено.

Используйте раствор большей концентрации и проблем будет меньше. Тот же реактив добавляется и в график и к пробе, изменения реактива учитываются.

Да мне то что советовать? Проблема то не у меня.
***Извините, Леонид, конечно это обращение не к Вам.**

А у вопрошающего, как я понял, все равно этого реактива нет, ни фирменного, ни какого либо другого.
Вот я и предложил альтернативу. Ведь дисульфат титана или его тетрахлорид куда легче достать.
В свое время мы таким свежесгенерированным раствором треххлористого титана титровали комплексы мышьяка.
Никаких забот с приготовлением свежих растворов и проверкой их титра.
Пришел в лабораторию, запустил электролиз, пока чаю попил — раствор для титрования уже сварился. Сама играет — только дуй. Вариант для ленивых.
Что ценно, он не содержал растворенного кислорода, который выдувался из раствора водородом в процессе электролиза, когда весь титан уже восстановился. Отбираешь 5 мл из внутреннего пористого стаканчика, заливаешь в бюретку и титруешь. Концентрация восстановителя была весьма стабильной, соответственно — и воспроизводимость на уровне.
Как вариант я и предложил такой выход из положения. Для производственной лаборатории — самое то.

Ответов в этой теме: 15
Страница: 1 2
«« назад || далее »»

Применение и использование вольфрама

Мероприятия

Международная геолого-геофизическая конференция и выставка «ГеоЕвразия-2021. Геологоразведка в современных реалиях»

Международная конференция и технический визит «Горнорудная промышленность России: строительство и модернизация»

Горнорудная промышленность России и СНГ

XXVII Международная специализированная выставка технологий горных разработок «УГОЛЬ РОССИИ и Майнинг»/VI Международная специализированная выставка «Недра России 2020»/XI Международная специализированная выставка «Охрана, безопасность труда и жизнедеятельности»

Нахождение в природе

Кларк вольфрама земной коры составляет (по Виноградову) 1,3 г/т (0,00013 % по содержанию в земной коре). Его среднее содержание в горных породах, г/т: ультраосновных — 0,1, основных — 0,7, средних — 1,2, кислых — 1,9.

Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трёхокисью вольфрама WO3 с оксидами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Промышленное значение имеют вольфрамит (вольфрамат железа и марганца n

FeWO4 ·
m
MnWO4 — соответственно, ферберит и гюбнерит) и шеелит (вольфрамат кальция CaWO4). Вольфрамовые минералы обычно вкраплены в гранитные породы, так что средняя концентрация вольфрама составляет 1—2 %.

Месторождения

Наиболее крупными запасами обладают Казахстан, Китай, Канада и США; известны также месторождения в Боливии, Португалии, России, Узбекистане и Южной Корее. Мировое производство вольфрама составляет 49—50 тысяч тонн в год, в том числе в Китае 41, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортёры вольфрама: Китай, Южная Корея, Австрия. Главные импортёры: США, Япония, Германия, Великобритания. Также есть месторождения вольфрама в Армении и других странах.

Общие новости

Красночикойское месторождение разрабатывать не будут

Шесть арктических проектов получат финансовую поддержку правительства России

На Наталке обустроят новое хвостохранилище

В январе «Газпром» экспортировал рекордный объем газа

РЖД нарастил объемы грузоперевозок угля на 5%

Запасы «Высочайшего» подтверждены в размере 4,5 млн унций золота

Специалисты разных профессий могут получить работу в ГК «Лензолото»

РФ в январе-сентябре 2021 года сократила экспорт алмазов на 35%

272 тыс. унций золота произвела GV Gold в 2021 году

Добытчикам вольфрама не станут поднимать НДПИ

В 2021 году «Транснефть» отгрузила 442 млн тонн нефти

«Дальполиметалл» повысил производительность обогатительной фабрики

140 млн тонн СПГ планируется выпускать в России к 2035 году

Чистая прибыль СУЭК за 2021 год упала в 4 раза

Кимкано-Сутарский ГОК в 2021 году нарастил выпуск железорудного концентрата на 6,7%

Восстановление вольфрама водородом

Имеет несколько промежуточных стадий, отмечаемых образованием нестехиометрических окислов— твердых растворов (табл

.). Все реакции эндотермичны, константы равновесия их увеличиваются с температурой, и она значительно их ускоряет.

. Равновесие в системе W—О—Н при температуре 750° С

Реакция Состав газов, % (объемы.)
WO3+0,1 H2= W2,9+0,1Н2O 89 11 8,1
WО2,9+0,18H2 = WО2,72+0,18Н2О 83 17 4,9
WO2,72 + 0,72Н2= WO2 + 0,72H2 50 50 1,0
WO2+2H2=W+2H2O 17 83 0,21

Приходит учитывать также размеры частиц порошка, которыепри перегреве укрупняются. Для производства компактного металла и сплавов методами порошковой металлургии нужны частицы вольфрама различной крупности. Эти требования и служат основой выбора условий восстановления. Укрупнению кристаллов, на сложном механизме которого мы здесь не останавливаемся, способствуют высокие быстро нарастающие температуры, влажность водорода и малая скорость его

Трубчатая вращающаяся печь для восстановления вольфрамового ангидрида водородом:

— стальная труба;
2
— корпус и электронагреватель;
3
— стальные дырчатые диски, замедляющие продвижение материала;
4
— загрузочный бункер;
5 —
привод;
6
— разгрузочное устройство; 7 — камера подачи водорода

подачи. Выбранный режим восстановления могут нарушить примеси, поэтому он должен соответствовать переработке концентратов постоянного состава. Восстановление проводят в трубчатых печах, обогревающих сразу несколько труб из жаростойкой стали электрическим током или газом. Вольфрамовый ангидрид помещают в никелевые лодочки, постепенно продвигаемые навстречу току водорода. Лодочка последовательно попадает в зоны все более высоких температур и более сухого водорода, а затем постепенно остывает. Для окончательного охлаждения служит холодильник в разгрузочном конце трубы. Передел имеет одну или две стадии и проводится в одной или двух последовательно действующих печах: окислы сначала нагревают до 750° С, а затем до 900° С. Двустадийное восстановление менее производительно и сопровождается большими механическими потерями, но позволяет точнее регулировать крупность. Иногда применяют также прямоточное движение лодочек и газа, позволяющее понизить парциальное давление паров воды в первой стадии, ускорить ее и получить более мелкий порошок. На больших заводах вместо труб применяют

муфели прямоугольного сечения или трубчатые вращающиеся печи. В последних устанавливают дырчатые диски, соединенные стальным уголком. Это устройство задерживает излишне быстрое перемещение тяжелого порошка и способствует контакту его с газами (рис

.). Крупнозернистый вольфрам для производства некоторых твердых сплавов восстанавливают в керамических муфелях, нагреваемых до 1200° С.

Водород и получают электролизом воды в электролизерах с железными или никелевыми электродами, разделенными перегородками, электролитом служит раствор щелочи:

= 2Н2 + 4OН—;
E
0 = — 0,83 В,

= 2O2 + 2Н2O;
Е

=
0,40 В

2Н2O = 2Н2 + O2+ ΔZ0298,

ΔZ0298= ([0,4- ( — 0,83)] 4•23060):1000 = 473 кДж = 0,131 кВт•ч.

Действительные затраты энергии выше из-за перенапряжения при выделении газов и тепловых потерь. Перегородка позволяет разделить водород и кислород; однако неполно и водород требует очистки. Примесь кислорода восстанавливают при температуре 350° С, пропуская газ над катализатором из медной губки, смеси ее с порошками железа и никеля или над палладием. Для увеличения поверхности катализатор наносят на инертную прокладку из асбеста или шамота. Пары воды улавливают! силикагелем — гранулами сухой кремнекислоты или цеолитом — алюмосиликатом натрия. Поглотитель периодически регенерируют сушкой, включая электронагреватель. Избыток водорода при восстановлении в 8—10 раз больше необходимого расхода. После выхода из печей его оборачивают, предварительно удалив основную массу влаги в холодильнике, а остаток ее в осушителе. В водороде должно быть не более 0,02 мг/л паров воды, очистку контролируют точкой росы: она должна быть не выше — 50° С.

смотреть все…

© ООО «Бизнес-медиа «Дальний Восток», 2008–2019. Сетевое издание NEDRADV (Недра ДВ). Главный редактор И.П.Ширяева. Свидетельство о регистрации выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): Эл № ФС77‒62925 от 31 августа 2015 г. Все права защищены и охраняются законом. При полном или частичном использовании материалов ссылка на сетевое издание «NEDRADV» https://nedradv.ru обязательна. Автоматизированное извлечение информации сайта запрещено. Настоящий ресурс содержит материалы 18+

Использование вольфрама

Использование вольфрама встречается в следующих областях:

  • Жаропрочные и износостойкие сплавы основываются на тугоплавкости вещества. В промышленности такие соединения химического вещества используются с хромом и кобальтом, которые по-другому именуются стеллитами. Их путём наплавки наносят на изнашиваемую область деталей у промышленных автомобилей.
  • Тяжёлые и контактные сплавы — это смеси из серебра, меди, а также вольфрама. Их можно назвать очень эффективными контактными компонентами, именно по этой причине и применяются для производства рабочих деталей рубильников, электродов для создания точечной сварки, а также изготовления выключателей.
  • В качестве проволоки, кованных изделий, а также ленты вольфрам используется в радиотехнике, в создании специальных электрических ламп, а также рентгенотехники. Именно такой химический элемент считается наилучшим металлом для изготовления спиралей, а также особых нитей для накаливания.
  • Вольфрамовые прутики и проволока нужны для создания специальных электрических нагревателей для печей высокотемпературного типа. Нагреватели из вольфрама могут работать в атмосфере инертного газа, в вакууме, а также в водороде.

Где применяется вольфрам?

Благодаря своим уникальным свойствам, 74 химический элемент стал незаменимым во многих промышленных отраслях.

  1. Основное применение вольфрама – в качестве основы для производства тугоплавких материалов в металлургии.
  2. С обязательным участием вольфрама производятся нити накаливания, являющиеся главным элементом приборов освещения, кинескопов, а также иных вакуумных труб.
  3. Также данный металл лежит в основе производства тяжелых сплавов, используемых в качестве противовесов, бронебойных сердечников подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий.
  4. Вольфрам является электродами при аргонно-дуговой сварке;
  5. Его сплавы отличаются высокой устойчивостью к воздействиям различных температур, кислой среде, а также твердостью и устойчивостью к истиранию, в связи с чем применяются при производстве хирургических инструментов, брони танков, торпедных и снарядных оболочек, деталей самолетов и двигателей, а также контейнеров для хранения ядерных отходов;
  6. Вакуумные печи сопротивления, температура в которых достигает предельно высоких величин, оборудованы нагревательными элементами, произведенными также из вольфрама;
  7. Использование вольфрама популярно для обеспечения защиты от ионизирующего излучения.
  8. Соединения вольфрама используются в качестве легирующих элементов, высокотемпературных смазок, катализаторов, пигментов, а также для преобразования тепловой энергии в электрическую (дителлурид вольфрама).

Физические характеристики и химические свойства

Вольфрам — прочное твёрдое вещество, цвет которого колеблется от стального серого до почти белого. Его температура плавления самая высокая среди всех металлов — 3410 °C. Его плотность составляет около 19.3 грамма на кубический сантиметр. Этот материал очень хорошо проводит ток. Теплоёмкость вольфрама 134,4 Дж/(кг·град) и возрастает с увеличением температуры. Электропроводность у него не столь велика и уступает электропроводности меди почти в 3 раза.

Это относительно неактивный металл. Не реагирует с кислородом при комнатной температуре. Он ржавеет при температурах свыше 400 °C. Слабо реагирует с кислотами, хотя растворяется в азотной кислоте.


Обозначение в таблице Менделеева: W;

  • Атомный номер: 74;
  • Тип элемента: Переходный металл;
  • Плотность: 19,3 г/см 3;
  • Температура плавления: 3410 градуса по Цельсию;
  • Температура кипения: 5555 градусов по Цельсию;
  • Твёрдость: 488 кг/мм 2;
  • Удельная теплота плавления: 184 кДж/кг;
  • Сопротивление в нормальных условиях: 55·10^(−9) Ом·м;
  • Теплопроводность (300 K): 162,8 Вт/(м·К).
  • Вольфрам: свойства и марки, области применения, продукция из металла

    Вольфрам является тугоплавким металлом. У него есть свои разновидности марок, каждая из которых имеет особенности. Этот элемент в периодической таблице Менделеева находится под 74 номером и имеет светло-серый цвет. Его температура плавления составляет 3380 градусов. Основными его свойствами являются коэффициент линейного расширения, электрическое сопротивление, температура плавления и плотность.

    • Свойства и марки вольфрама
    • Область применения
    • Процесс производства тугоплавкого вольфрама
    • Вольфрамовая продукция
      • Прутки
      • Электроды

    Свойства и марки вольфрама

    Вольфрам имеет свои механические и физические свойства, а также несколько разновидностей марок.

    К физическим свойствам относят:

    • Коэффициент термического линейного расширения — 4,32*10 (-6) м/мК.
    • Сопротивление электрическое — 5,5 мкОм*см.
    • Теплопроводность — 129 Вт/(м*К).
    • Теплоёмкость удельная — 0,147 Дж/(г*К).
    • Температура кипения — 5900 градусов.
    • Температура плавления — 3380 градусов.
    • Плотность — 19,3 г/см3.
    • Атомный диаметр — 0,274 нм.
    • Атомная масса — 183,84 г/моль.
    • Атомный номер — 74.

    Механические свойства:

    • Относительное удлинение — 0%.
    • Временное сопротивление — 800−1100 МПа.
    • Коэффициент Пуассона 0,29.
    • Модуль сдвига — 151,0 ГПа.
    • Модуль упругости — 415,0 ГПа.

    Отличается этот металл маленькой скоростью испарения даже при 2 тыс. градусов и очень большой точкой кипения — 5900 градусов. Свойствами, которые ограничивают область использования этого материала, являются малое сопротивление окислению, высокая склонность к ломкости и высокая плотность. На вид он напоминает сталь. Используется для того, чтобы изготавливать сплавы высокой прочности. Обработать его можно только после нагревания. Температура нагрева зависит от того, какой именно метод обработки вы собираетесь проводить.

    Вольфрам имеет такие марки:

    1. МВ — сплав вольфрама и молибдена. Повышается прочность молибдена при сохранении пластичности после обжига.
    2. ВРН — вольфрам без присадки. В нём допустимо повышенное содержание примесей.
    3. ВР — сплав рения и вольфрама.
    4. ВЛ, ВИ, ВТ — вольфрам с присадкой окиси лантана, иттрия и тория соответственно. Повышают эмиссионные свойства вольфрама.
    5. ВМ — вольфрам с ториевой и кремнещелочной присадками. Повышает температуру рекристаллизации и прочность при высоких температурах.
    6. ВА — вольфрам с алюминиевой и кремнещелочной присадками. Увеличивает температуру первичной рекристаллизации, формоустойчивость при больших температурах, а также прочность после отжига.
    7. ВЧ — чистый без присадок.

    Область применения

    Из-за своих уникальных свойств вольфрам получил широкое применение. В промышленности он применяется в чистом виде и в сплавах.

    Основными областями применения являются:

    • Стали специальные. При производстве быстрорежущих сталей и для инструментальных сталей этот материал применяется в качестве легирующего элемента или же основного компонента. Из таких сталей производят штампы, пуансоны, фрезы, свёрла и прочие. Буква «Р» в названии сплава означает, что это быстрорежущая сталь, а буквы «К» или «М» — сталь легированная кобальтом или молибденом. Вольфрам ещё входит в состав сталей магнитных, которые подразделяются на вольфрам кобальтовые и вольфрамовые.
    • Сплавы твёрдые на основе карбида вольфрама. Это соединение углерода и вольфрама. Он тугоплавкий, износостойкий и имеет высокую твёрдость. Из него изготавливают рабочие части буровых и режущих инструментов.
    • Износостойкие и жаропрочные сплавы. В них использована тугоплавкость вольфрама. Наиболее распространёнными являются хромовые и кобальтовые соединения — стеллиты. Обычно их при помощи наплавки наносят на сильно изнашивающиеся машинные детали.
    • Тяжёлые и контактные соединения. К ним относят сплавы вольфрама с серебром и медью. Это довольно эффективные контактные материалы для производства рабочих частей выключателей, рубильников, электродов для точечной сварки и прочих оборудований.
    • Электроосветительная и электровакуумная техника. Вольфрам в виде разных кованых деталей, ленты или проволоки используют в производстве рентгенотехники, радиоэлектроники и электроламп. Это лучший материал для спиралей и нитей накаливания. Вольфрамовые прутки и проволоки служат для высокотемпературных печей электронагревателями. Эти электронагреватели могут работать в атмосфере инертного газа, водорода или вакуума.
    • Сварочные электроды. Сварка является важной сферой для применения этого металла. Из него делают электроды для сварки дуговой, так как они неплавкие.

    Процесс производства тугоплавкого вольфрама

    Этот материал относят к редким металлам. Для него характерны сравнительно небольшие объёмы потребления и производства, а также в земной коре малая распространённость. Никакой из редких металлов не получают восстановлением из сырья. Изначально оно перерабатывается в соединение химическое. А ещё любая редкометаллическая руда перед переработкой подвергается дополнительному обогащению.

    Выделяют три главные стадии для получения редкого металла:

    1. Разложение руды. Извлекаемый металл отделяется от основной массы перерабатываемого сырья. Он концентрируется в осадке или растворе.
    2. Получение химического чистого соединения. Его выделение и очистка.
    3. Из полученного соединения выделяют металл. Так получают чистые материалы без примесей.

    В процессе получения вольфрама тоже есть несколько стадий. Исходное сырьё — шеелит и вольфрамит. Обычно в их составе содержится от 0,2 до 2% вольфрама.

    1. Обогащение руды производится при помощи электростатической или магнитной сепарации, флотации, гравитации. В итоге получают концентрат вольфрамовый, который содержит примерно 55−65% ангидрида вольфрама. Контролируется в них и наличие примесей: висмута, сурьмы, меди, олова, мышьяка, серы, фосфора.
    2. Получение вольфрамового ангидрида. Он является сырьём для изготовления вольфрама металлического или же его карбида. Для этого проводится ряд процедур, таких как: выщелачивание спёка и сплава, разложение концентратов, получение вольфрамовой технической кислоты и прочие. В результате этих действий должен получиться продукт, который будет содержать в себе 99,9% трехокиси вольфрама.
    3. Получение порошка. В виде порошка чистый металл может быть получен из ангидрида. Для этого проводится восстановление углеродом или водородом. Углеродное восстановление проводится реже, потому что ангидрид насыщается карбидами и это приводит к хрупкости металла и ухудшению обработки. При получении порошка применяют специальные методы, которые позволяют контролировать форму и размер зёрен, гранулометрический и химический составы.
    4. Получение вольфрама компактного. В основном он в виде слитков или штабиков является заготовкой для изготовления полуфабрикатов: ленты, прутков, проволоки и прочих.

    Вольфрамовая продукция

    Из вольфрама изготавливают многие необходимые для хозяйства предметы, такие как проволока, прутки и прочие.

    Прутки

    Одной из наиболее распространённой продукцией из этого тугоплавкого материала являются вольфрамовые прутки. Исходным материалом для его изготовления является штабик.

    Чтобы из штабика получить пруток его подвергают ковке, используя ротационную ковочную машину.

    Осуществляется ковка при нагревании, так как этот металл при комнатной температуре очень хрупкий. В ковке выделяют несколько этапов. На каждом последующем прутки получаются меньшего диаметра.

    На первом этапе получаются прутки, которые будут иметь диаметр до 7 миллиметров, если штабик будет иметь длину от 10 до 15 сантиметров. Температура заготовки при ковке должна равняться 1450−1500 градусов. Нагревающим материалом обычно является молибден. После второго этапа прутки будут составлять в диаметре до 4,5 миллиметров. Температура штабика при её производстве примерно 1250−1300 градусов. На следующем этапе прутки будут иметь диаметр до 2,75 миллиметров.

    Прутки марок ВЧ и ВА получают при более низких температурах, чем марок ВИ, ВЛ и ВТ.

    Если заготовка была получена методом плавки, то горячая ковка не осуществляется. Связано это с тем, что такие слитки имеют крупнокристаллическую грубую структуру. При использовании горячей ковки могут появиться разрушения и трещины.

    В этой ситуации вольфрамовые слитки подвергаются горячему двойному прессованию (приблизительная степень деформации 90%). Производится первое прессование при температурном режиме в 1800—1900 градусов, а второе — 1350−1500. После этого заготовки подвергаются горячей ковке для того, чтобы из них получить вольфрамовые прутки.

    Эта продукция применяется во многих промышленных отраслях. Одна из наиболее распространённых — сварочные неплавящиеся электроды. Для них подойдут прутки, которые изготовлены из марок ВЛ, ВЛ и ВТ. В качестве нагревателей применяются прутки, изготовленные из марок МВ, ВР и В. А. Они применяются в печах, температура которых может достигать 3 тыс. градусов в вакууме, атмосфере инертного газа или водорода. Вольфрамовые прутки могут быть катодами газозарядных и электронных приборов, а также радиоламп.

    Электроды

    Одним из главных компонентов, которые необходимы для сварки, являются сварочные электроды. При сварке дуговой они используются наиболее широко. Относится она к термическому классу сварки, в котором за счёт термической энергии осуществляется плавление. Автоматическая, полуавтоматическая или ручная дуговая сварка является самой распространённой. Вольтовой дугой создаётся тепловая энергия, которая находится между изделием и электродом. Дугой называют стабильный мощный электрический заряд в ионизированной атмосфере паров металла, газов. Чтобы получить дугу, электрод к месту сварки проводит электрический ток.

    Сварочным электродом называют проволочный стержень, на который нанесено покрытие (возможны варианты и без покрытия). Для сварки существует множество различных электродов. Их отличительными чертами являются диаметр, длина, химический состав. Для сварки определённых сплавов или металлов применяются разные электроды. Наиболее важным видом классификации является разделение электродов на неплавящиеся и плавящиеся.

    Сварочные плавящиеся электроды во время сварки расплавляются, их металл вместе с металлом расплавленным свариваемой детали пополняют сварочную ванну. Выполняют такие электроды из меди и стали.

    А вот электроды неплавящиеся в процессе сварки не расплавляются. К ним относят вольфрамовые и угольные электроды. При сварке необходимо подавать присадочный материал, который плавится и с расплавленным материалом свариваемого элемента образуют сварочную ванну. Для этих целей в основном применяют сварочные прутки или проволоку. Электроды сварочные могут быть непокрытыми и покрытыми. Покрытие играет важную роль. Его компоненты могут обеспечить получение металла швов определённых свойств и состава, защиту расплавленного металла от влияния воздуха и стабильное горение дуги.

    Составляющие в покрытии могут быть раскисляющими, шлакообразующими, газообразующими, стабилизирующими или легирующими. Покрытие может быть целлюлозным, основным, рутиловым или кислым.

    Вольфрамовые электроды используются для сварки металлов цветных, а также их сплавов, высоколегированных сталей. Хорошо вольфрамовый электрод подходит для образования сварного шва повышенной прочности, при этом детали могут иметь различный химический состав.

    Вольфрамовая продукция очень качественная и нашла своё применение во многих отраслях, в некоторых она просто незаменима.

    Оцените статью
    Добавить комментарий