Ketumpatan tungsten. Sifat dan aplikasi tungsten

Gambar rajah pengeluaran tungsten dunia (dalam ribuan tan) pada separuh pertama abad ke-20.
Keluli tungsten dan aloi lain yang mengandungi tungsten atau karbidanya digunakan untuk membuat perisai tangki, cengkerang torpedo dan peluru, dan bahagian terpenting pesawat dan enjin.

Tungsten adalah komponen yang sangat diperlukan dari gred terbaik keluli alat. Secara umum, metalurgi menyerap hampir 95% daripada semua tungsten yang dilombong. (Ia adalah ciri bahawa ia secara meluas menggunakan bukan sahaja tungsten tulen, tetapi terutamanya ferrotungsten yang lebih murah - aloi yang mengandungi 80% W dan kira-kira 20% Fe; ia dihasilkan dalam relau arka elektrik).

Aloi tungsten mempunyai banyak sifat yang luar biasa. Logam berat yang dipanggil (daripada tungsten, nikel dan tembaga) digunakan untuk membuat bekas di mana bahan radioaktif disimpan. Kesan perlindungannya adalah 40% lebih tinggi daripada plumbum. Aloi ini juga digunakan dalam radioterapi, kerana ia memberikan perlindungan yang mencukupi dengan ketebalan skrin yang agak kecil.

Aloi tungsten karbida dengan 16% kobalt adalah sangat keras sehingga ia boleh menggantikan sebahagian berlian apabila menggerudi telaga.

Aloi palsu tungsten-tembaga-perak ialah bahan yang sangat baik untuk suis dan suis elektrik voltan tinggi: ia bertahan enam kali lebih lama daripada sesentuh tembaga konvensional.

Penggunaan tungsten dalam helai lampu elektrik telah dibincangkan pada permulaan artikel. Keperluan tungsten di kawasan ini dijelaskan bukan sahaja oleh refraktorinya, tetapi juga oleh kemulurannya. Daripada satu kilogram tungsten seutas wayar sepanjang 3.5 km ditarik, i.e. Kilogram ini cukup untuk membuat filamen 23 ribu mentol lampu 60 watt. Terima kasih kepada harta ini bahawa industri elektrik global menggunakan hanya kira-kira 100 tan tungsten setahun.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, sebatian kimia tungsten telah memperoleh kepentingan praktikal yang penting. Khususnya, heteropolyacid fosfotungstik digunakan untuk pengeluaran varnis dan cat tahan cahaya yang terang. Larutan natrium tungstat Na2WO4 memberikan fabrik rintangan api dan rintangan air, dan tungstat logam alkali tanah, kadmium dan unsur nadir bumi digunakan dalam pembuatan laser dan cat bercahaya.

Masa lalu dan masa kini tungsten memberikan setiap alasan untuk menganggapnya sebagai pekerja logam.

Sifat tungsten

Tungsten- ia adalah logam. Ia tidak terdapat di dalam air laut, bukan di udara, dan di kerak bumi ia hanya 0.0055%. begitulah caranya tungsten, unsur, berdiri di kedudukan ke-74 dalam. Ia "dibuka" untuk industri oleh Pameran Dunia di ibu negara Perancis. Ia berlaku pada tahun 1900. Pameran yang dipaparkan keluli tungsten.

Komposisinya sangat keras sehingga boleh memotong apa-apa bahan. kekal "tidak dapat dikalahkan" walaupun pada suhu beribu-ribu darjah, itulah sebabnya ia dipanggil tahan merah. Pengeluar dari negara berbeza yang melawat pameran itu menerima pakai pembangunan itu. Pengeluaran keluli aloi telah memperoleh skala global.

Menariknya, unsur itu sendiri ditemui pada abad ke-18. Pada tahun 1781, Sweden Scheeler menjalankan eksperimen dengan tungsten mineral. Ahli kimia memutuskan untuk meletakkannya dalam asid nitrik. Dalam produk penguraian, saintis menemui logam kelabu yang tidak diketahui dengan warna perak. Mineral di mana eksperimen dijalankan kemudiannya dinamakan semula sebagai scheelite, dan elemen baharu dipanggil tungsten.

Walau bagaimanapun, ia mengambil banyak masa untuk mengkaji sifat-sifatnya, jadi penggunaan logam yang layak ditemui kemudian. Nama itu dipilih serta-merta. Perkataan tungsten wujud sebelum ini. Orang Sepanyol memanggil ini sebagai salah satu mineral yang terdapat dalam deposit negara.

Komposisi batu itu sebenarnya termasuk unsur No. 74. Secara luaran, logam itu berliang, seolah-olah berbuih. Oleh itu, analogi lain berguna. Dalam bahasa Jerman, tungsten secara literal bermaksud "buih serigala".

Takat lebur logam menyaingi hidrogen, yang merupakan unsur yang paling tahan suhu. Oleh itu, pasang indeks pelembutan tungsten Mereka tidak boleh selama seratus tahun. Tidak ada relau yang mampu memanaskan sehingga beberapa ribu darjah.

Apabila "faedah" unsur kelabu perak "dilihat melalui", mereka mula melombongnya pada skala perindustrian. Untuk pameran 1900, logam itu diekstrak dengan cara lama menggunakan asid nitrik. Walau bagaimanapun, tungsten masih dilombong dengan cara ini.

Perlombongan tungsten

Selalunya, bahan trioksida pertama kali diperoleh daripada sisa bijih. Ia diproses pada 700 darjah, mendapatkan logam tulen dalam bentuk habuk. Untuk melembutkan zarah seseorang perlu menggunakan hidrogen. Di dalamnya tungsten dileburkan pada tiga ribu darjah Celsius.

Aloi digunakan untuk pemotong, pemotong paip, dan pemotong penggilingan. untuk pemprosesan logam dengan menggunakan tungsten meningkatkan ketepatan pembuatan bahagian. Apabila terdedah kepada permukaan logam, geseran adalah tinggi, yang bermaksud bahawa pesawat kerja menjadi sangat panas. Mesin pemotong dan penggilap tanpa unsur No. 74 sendiri boleh cair. Ini menjadikan potongan tidak tepat dan tidak sempurna.

Tungsten bukan sahaja sukar untuk dicairkan, tetapi juga sukar untuk diproses. Pada skala kekerasan, logam menduduki kedudukan kesembilan. Corundum mempunyai bilangan mata yang sama, serbuk yang digunakan untuk membuat, sebagai contoh, kertas pasir. Hanya berlian yang lebih keras. Oleh itu, tungsten diproses dengan bantuannya.

Aplikasi tungsten

"Keteguhan" unsur ke-74 menarik. Produk yang diperbuat daripada aloi dengan logam kelabu-perak tidak boleh dicalar, dibengkokkan atau dipecahkan, melainkan, sudah tentu, anda mencakarnya pada permukaan atau dengan berlian yang sama.

Perhiasan tungsten mempunyai satu lagi kelebihan yang tidak dapat dinafikan. Mereka tidak menyebabkan reaksi alahan, tidak seperti emas, perak, platinum dan, lebih-lebih lagi, aloi mereka dengan atau. Untuk perhiasan, tungsten karbida digunakan, iaitu, sebatiannya dengan karbon.

Ia diiktiraf sebagai aloi paling keras dalam sejarah manusia. Permukaannya yang digilap memantulkan cahaya dengan sempurna. Tukang emas memanggilnya "cermin kelabu".

By the way, barang kemas tuan memberi perhatian kepada tungsten selepas teras peluru, peluru dan plat untuk perisai badan mula dibuat daripada bahan ini pada pertengahan abad ke-20.

Aduan pelanggan tentang kerapuhan barang kemas perak gred tinggi memaksa tukang emas untuk mengingati elemen baharu dan cuba menerapkannya dalam industri mereka. Di samping itu, harga mula turun naik. Tungsten telah menjadi alternatif kepada logam kuning, yang tidak lagi dianggap sebagai item pelaburan.

Menjadi logam berharga, kos tungsten duit yang banyak. Setiap kilogram mereka meminta sekurang-kurangnya 50 dolar di pasaran borong. Industri dunia membelanjakan 30 ribu tan unsur No. 74 setahun. Lebih daripada 90% diserap oleh industri metalurgi.

Sahaja diperbuat daripada tungsten bekas untuk menyimpan sisa nuklear. Logam tidak menghantar sinar yang merosakkan. Unsur jarang ditambah kepada aloi untuk membuat instrumen pembedahan.

Apa yang tidak digunakan untuk tujuan metalurgi diambil oleh industri kimia. Sebatian tungsten dengan fosforus, sebagai contoh, adalah asas varnis dan cat. Mereka tidak runtuh atau pudar dari cahaya matahari.

A larutan natrium tungstat tahan terhadap kelembapan dan api. Ia menjadi jelas dengan fabrik kalis air dan kalis api untuk pakaian penyelam dan bomba yang diresapi.

Deposit tungsten

Terdapat beberapa deposit tungsten di Rusia. Mereka terletak di Altai, Timur Jauh, Caucasus Utara, Chukotka dan Buryatia. Di luar negara, logam itu dilombong di Australia, Amerika Syarikat, Bolivia, Portugal, Korea Selatan dan China.

Di Empayar Celestial bahkan terdapat legenda tentang seorang penjelajah muda yang datang ke China untuk mencari batu timah. Pelajar itu menetap di salah sebuah rumah di Beijing.

Selepas pencarian yang sia-sia, lelaki itu suka mendengar cerita anak perempuan pemiliknya. Pada suatu petang dia menceritakan kisah tentang batu-batu gelap dari mana dapur rumah dibina. Ternyata bongkah-bongkah itu jatuh dari tebing ke halaman belakang bangunan. Jadi, pelajar itu tidak menemuinya, tetapi dia menemui tungsten.

Tungsten. Unsur kimia, simbol W (Wolframium Latin, Tungsten Inggeris, Tungstene Perancis, Wolfram Jerman, daripada Wolf Rahm Jerman - air liur serigala, buih). Mempunyai nombor siri 74, berat atom 183.85, ketumpatan 19.30 g/cm 3, takat lebur 3380° C, takat didih 5680 ° C.

Tungsten adalah logam kelabu muda; pada suhu bilik ia sangat tahan terhadap kakisan dalam air dan udara, serta dalam asid dan alkali. Ia mula teroksida sedikit di udara apabila 400-500° C (pada suhu merah-panas) dan teroksida secara intensif pada suhu yang lebih tinggi. Tungsten membentuk dua oksida yang stabil: WO 3 dan WO 2 . Tungsten tidak berinteraksi dengan hidrogen hampir sehingga cair, dan mula bertindak balas dengan nitrogen hanya pada suhu di atas 2000° C. Tungsten membentuk klorida dengan klorin WCl 2, WCl 4, WCl 5, WCl 6. Karbon pepejal dan beberapa gas yang mengandunginya 1100-1200° C bertindak balas dengan tungsten untuk membentuk karbida WC dan W 2 C.

Tungsten larut dalam campuran fluorida dan asid nitrik , juga larut dalam alkali cair dengan akses kepada udara dan terutamanya agen pengoksidaan. Asid tertentu tidak mempunyai kesan ke atas tungsten.

Tungsten dengan ketulenan yang sangat tinggi adalah mulur pada suhu bilik. Dari segi kekuatan pada suhu tinggi, tungsten mengatasi semua logam lain. hidupsifat mekanikal tungsten sangat dipengaruhi oleh kekotoran. Kandungan sejumlah kecil kekotoran dalam logam menjadikannya sangat rapuh (rapuh sejuk). Pengaruh yang paling negatif terhadap sifat tungsten dikenakan oleh oksigen, nitrogen, karbon, besi, fosforus, dan silikon.

Tungsten digunakan secara meluas dalam tiub radio, kejuruteraan radio dan industri vakum elektronik untuk pembuatan filamen pijar, pemanas dan skrin relau vakum suhu tinggi, sesentuh elektrik, dan katod tiub sinar-X.

Dalam metalurgi, keluli dialoi dengan tungsten dan digunakan dalam pembuatan aloi keras (contohnya, aloi logam-seramik berdasarkan tungsten karbida akan menang), dalam industri kimia ia digunakan untuk membuat cat dan pemangkin, dalam roket - produk beroperasi pada suhu yang sangat tinggi, dalam industri nuklear - mangkuk pijar untuk menyimpan bahan radioaktif, kerana kesan perlindungan aloi tungsten, nikel dan kuprum lebih tinggi daripada plumbum . Aloi dengan logam dihasilkan dengan pensinteran, dan bukan dengan tekanan, kerana pada titik lebur tungsten, banyak logam bertukar menjadi stim.

Tungsten juga digunakan untuk salutan: pada bahagian yang beroperasi pada suhu yang sangat tinggi dalam persekitaran pengurangan dan neutral; kepada acuan faundri daripada molibdenum , digunakan untuk menghasilkan rod logam yang sangat radioaktif; pada bahagian yang menggunakan geseran.

Aloi berasaskan tungsten dan renium juga biasa. Penambahan renium (sehingga 20-25%) mengurangkan suhu di mana tungsten beralih kepada keadaan rapuh, secara mendadak meningkatkan kemulurannya pada suhu biasa dan meningkatkan sifat teknologi. Aloi dihasilkan oleh metalurgi serbuk dan lebur dalam relau vakum arka elektrik. Termokopel dan sesentuh elektrik dibuat daripada aloi ini.

Aloi tungsten dengan molibdenum sesuai untuk operasi pada suhu di atas 3000° C, ia digunakan untuk muncung enjin jet.

Apabila tungsten dipanaskan di atas 400° Serbuk oksida kuning terbentuk di permukaannya, yang menyejat dengan ketara pada suhu di atas 800° C. Oleh itu, tungsten boleh digunakan sebagai bahan berkekuatan tinggi pada suhu tinggi hanya jika permukaan produk dilindungi dengan pasti daripada kesan persekitaran pengoksidaan atau apabila bekerja dalam persekitaran neutral atau dalam vakum. Untuk perlindungan jangka pendek tungsten daripada pengoksidaan semasa 2000-3000° Salutan seperti enamel seramik yang mengandungi sebatian refraktori digunakan sebagai pengisi utama; kaca pengikat refraktori digunakan.

Tungsten tidak menemui kegunaan praktikal untuk masa yang lama. Hanya pada penghujung abad ke-19 sifat-sifat luar biasa logam ini mula digunakan dalam industri. Pada masa ini, kira-kira 80 peratus daripada tungsten yang dilombong digunakan dalam keluli tungsten, dan kira-kira 15 peratus daripada tungsten digunakan untuk menghasilkan aloi keras. Bidang aplikasi penting untuk tungsten tulen dan aloi tulen yang diperbuat daripadanya ialah industri elektrik, di mana ia digunakan dalam pembuatan filamen pijar lampu elektrik, untuk bahagian tiub radio dan tiub sinar-X, elektrik automotif dan traktor. peralatan, elektrod untuk rintangan, kimpalan atom-hidrogen dan argon-arka, pemanas untuk relau elektrik, dsb. Sebatian tungsten telah menemui aplikasi dalam pengeluaran fabrik tahan api, kalis air dan berwajaran, sebagai pemangkin dalam industri kimia.
Nilai tungsten terutamanya dipertingkatkan oleh keupayaannya untuk membentuk aloi dengan pelbagai logam: besi, nikel, kromium, kobalt, molibdenum, yang termasuk dalam keluli dalam kuantiti yang berbeza-beza. Tungsten, ditambah dalam kuantiti yang kecil kepada keluli, bertindak balas dengan kekotoran berbahaya sulfur, fosforus, dan arsenik yang terkandung di dalamnya dan meneutralkan kesan negatifnya. Akibatnya, keluli dengan penambahan tungsten memperoleh kekerasan yang tinggi, refraktori, keanjalan dan rintangan kepada asid. Semua orang tahu kualiti tinggi bilah yang diperbuat daripada keluli Damsyik, yang mengandungi beberapa peratus kekotoran tungsten. Juga dalam. Pada tahun 1882, tungsten mula digunakan dalam pembuatan peluru. Keluli senjata api dan cangkerang penebuk perisai juga mengandungi tungsten. Keluli dengan bahan tambahan tungsten digunakan untuk membuat spring tahan lama untuk kereta dan kereta api, spring dan bahagian kritikal pelbagai mekanisme. Rel yang diperbuat daripada keluli tungsten boleh menahan beban yang lebih besar dan mempunyai hayat perkhidmatan yang jauh lebih lama daripada rel yang diperbuat daripada keluli konvensional. Sifat luar biasa keluli dengan penambahan 918 peratus tungsten adalah keupayaannya untuk mengeras sendiri, iaitu, dengan peningkatan beban dan suhu, keluli ini menjadi lebih kuat. Harta ini adalah asas untuk pembuatan keseluruhan siri alat daripada apa yang dipanggil "keluli alat berkelajuan tinggi". Penggunaan pemotong yang dibuat daripadanya memungkinkan pada satu masa untuk meningkatkan kelajuan pemprosesan bahagian pada mesin pemotong logam beberapa kali.
Namun, alatan yang diperbuat daripada keluli berkelajuan tinggi adalah 35 kali lebih perlahan daripada alatan yang diperbuat daripada aloi karbida. Ini termasuk sebatian tungsten dengan karbon (karbida) dan boron (borida). Aloi ini mempunyai kekerasan yang hampir dengan berlian. Jika kekerasan bersyarat bagi yang paling keras daripada semua bahan, berlian, dinyatakan sebagai 10 mata, maka kekerasan tungsten karbida (vokar) ialah 9.8. Aloi ini termasuk aloi menang terkenal karbon dengan tungsten dan penambahan kobalt. Pobedit sendiri tidak lagi digunakan, tetapi nama ini dikekalkan berhubung dengan keseluruhan kumpulan aloi keras. Dalam industri kejuruteraan mekanikal, acuan penempaan juga diperbuat daripada aloi keras. Mereka haus kira-kira seribu kali lebih perlahan daripada keluli.
Bidang aplikasi yang sangat penting dan menarik untuk tungsten ialah pembuatan filamen (filamen) lampu pijar elektrik. Tungsten tulen digunakan untuk membuat filamen lampu elektrik. Cahaya yang dipancarkan oleh filamen tungsten panas adalah hampir dengan siang hari. Dan jumlah cahaya yang dipancarkan oleh lampu dengan filamen tungsten adalah beberapa kali lebih tinggi daripada sinaran lampu dengan filamen yang diperbuat daripada logam lain (octium, tantalum). Pancaran cahaya (kecekapan bercahaya) lampu elektrik dengan filamen tungsten adalah 10 kali lebih tinggi daripada lampu yang digunakan sebelum ini dengan filamen karbon. Kecerahan cahaya, ketahanan, kecekapan dalam penggunaan tenaga, kos logam yang rendah dan kemudahan pembuatan lampu elektrik dengan filamen tungsten telah memastikan penggunaan terluasnya dalam pencahayaan.
Kemungkinan luas penggunaan tungsten ditemui hasil daripada penemuan yang dibuat oleh ahli fizik terkenal Amerika Robert Williams Wood. Dalam salah satu eksperimen, R. Wood menarik perhatian kepada fakta bahawa cahaya filamen tungsten dari bahagian hujung tiub katod reka bentuknya berterusan walaupun selepas elektrod diputuskan dari bateri. Ini sangat mengagumkan orang sezamannya sehingga R. Wood mula digelar ahli sihir. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa pemisahan haba molekul hidrogen berlaku di sekeliling filamen tungsten yang dipanaskan; ia hancur menjadi atom individu. Selepas mematikan kuasa, atom hidrogen bergabung semula menjadi molekul, dan ini membebaskan sejumlah besar tenaga haba, cukup untuk memanaskan filamen tungsten nipis dan menyebabkan ia bersinar. Berdasarkan kesan ini, jenis baru kimpalan atom-hidrogen logam telah dibangunkan, yang memungkinkan untuk mengimpal pelbagai keluli, aluminium, tembaga, tembaga dalam kepingan nipis, mendapatkan jahitan yang bersih dan sekata. Tungsten logam digunakan sebagai elektrod. Elektrod tungsten juga digunakan dalam kimpalan arka argon yang lebih meluas.
Dalam industri kimia, wayar tungsten, yang sangat tahan terhadap asid dan alkali, digunakan untuk membuat jerat untuk pelbagai penapis. Tungsten juga telah menemui aplikasi sebagai pemangkin; ia membantu mengubah kadar tindak balas kimia dalam proses teknologi. Sekumpulan sebatian tungsten digunakan dalam keadaan industri dan makmal sebagai reagen untuk penentuan protein dan sebatian organik dan bukan organik lain.
Sebatian tungsten juga digunakan dalam industri percetakan sebagai cat (safron, biru tungsten, kuning tungsten). Pakar piroteknik menambah sebatian tungsten kepada campuran mudah terbakar dan menghasilkan lampu pelbagai warna daripada roket dan bunga api. Pencetakan ringan menggunakan kertas yang dirawat dengan natrium tungsten. Dalam industri tekstil, garam asid tungstik, natrium tungstate, digunakan untuk menggores kain semasa pencelupan. Kain sedemikian adalah kalis air dan tidak takut api. Kayu juga menjadi tahan api jika dirawat dengan bahan ini.

Tungsten ditelluride WTe 2 digunakan untuk menukar tenaga haba kepada tenaga elektrik (thermo-emf kira-kira 57 μV/K).

Pekali pengembangan haba tungsten adalah hampir dengan silikon, jadi kristal silikon transistor berkuasa dipateri pada substrat tungsten untuk mengelakkan retakan kristal ini apabila dipanaskan.
Malah senarai yang tidak lengkap tentang kegunaan tungsten dan sebatiannya dalam industri memberikan gambaran tentang nilai tinggi unsur ini. Sekarang sukar untuk membayangkan bagaimana mana-mana daripada kita boleh menguruskan walaupun dalam kehidupan seharian tanpa tungsten. Dan sudah tentu, kemungkinan penggunaannya akan terus muncul.
Hampir keseluruhan industri tungsten dunia semasa Perang Dunia Pertama tertumpu di Jerman. Tetapi bahan mentah untuknya, pekat tungsten, dibekalkan dari negara lain. Oleh itu, diasingkan daripada pembekal bahan mentah, orang Jerman terpaksa memproses sanga yang terkumpul berhampiran peleburan timah (ingat "serigala buih"!) dan memperoleh daripada mereka kira-kira 100 tan tungsten setahun.
Pada masa yang sama, keperluan industri ketenteraan untuk tungsten menyebabkan "tungsten tergesa-gesa" di banyak negara. Di Rusia, Ural dan Transbaikalia menjadi pembekal bijih tungsten. Cuba untuk mendapat keuntungan daripada "tungsten tergesa-gesa," usahawan tidak benar-benar mengambil kira kepentingan negara. Oleh itu, industrialis Tolmachev, yang memiliki bidang Transbaikalian Bukuka dan Olandu, memutuskan untuk memajakkannya kepada sebuah syarikat Sweden. Dan hanya campur tangan Jawatankuasa Geologi yang tepat pada masanya menghalangnya. Semasa keadaan perang, lombong ahli perniagaan ini telah diambil semula.

Radionuklid tiruan 185 W digunakan sebagai pengesan radioaktif dalam penyelidikan bahan. Stabil 184 W digunakan sebagai komponen aloi dengan uranium-235 yang digunakan dalam enjin roket nuklear fasa pepejal, kerana ia adalah satu-satunya isotop tungsten biasa yang mempunyai keratan rentas tangkapan neutron haba yang rendah (kira-kira 2 bangsal).

Sebelum meletusnya Perang Dunia Pertama pada tahun 1913, dunia menghasilkan 8,123 tan pekat tungsten (mengandungi 60 peratus tungsten trioksida). Sebelum Perang Dunia II, pengeluarannya meningkat dengan pesat dan pada tahun 1940 berjumlah 44,013 tan (tidak termasuk Kesatuan Soviet). Menurut Biro Perlombongan AS, pada tahun 1972, pengeluaran tungsten global adalah kira-kira 38,400 tan.

Aloi tungsten mempunyai banyak sifat yang luar biasa. Logam berat yang dipanggil (daripada tungsten, nikel dan tembaga) digunakan untuk membuat bekas di mana bahan radioaktif disimpan. Kesan perlindungannya adalah 40% lebih tinggi daripada plumbum. Aloi ini juga digunakan dalam radioterapi, kerana ia memberikan perlindungan yang mencukupi dengan ketebalan skrin yang agak kecil.

Aloi tungsten karbida dengan 16% kobalt adalah sangat keras sehingga ia boleh menggantikan sebahagian berlian apabila menggerudi telaga.

Aloi palsu tungsten-tembaga-perak ialah bahan yang sangat baik untuk suis dan suis elektrik voltan tinggi: ia bertahan enam kali lebih lama daripada sesentuh tembaga konvensional.

Penggunaan tungsten dalam helai lampu elektrik telah dibincangkan pada permulaan artikel. Keperluan tungsten di kawasan ini dijelaskan bukan sahaja oleh refraktorinya, tetapi juga oleh kemulurannya. Daripada satu kilogram tungsten seutas wayar sepanjang 3.5 km ditarik, i.e. Kilogram ini cukup untuk membuat filamen 23 ribu mentol lampu 60 watt. Terima kasih kepada harta ini bahawa industri elektrik global menggunakan hanya kira-kira 100 tan tungsten setahun.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, sebatian kimia tungsten telah memperoleh kepentingan praktikal yang penting. Khususnya, heteropolyacid fosfotungstik digunakan untuk pengeluaran varnis dan cat tahan cahaya yang terang. Larutan natrium tungstat Na 2 WO 4 memberikan fabrik rintangan api dan rintangan air, dan tungstat logam alkali tanah, kadmium dan unsur nadir bumi digunakan dalam pembuatan laser dan cat bercahaya.

Kembali pada abad ke-16, wolframite mineral dikenali, yang diterjemahkan dari bahasa Jerman ( Serigala Rahm) bermaksud "krim serigala". Mineral menerima nama ini kerana ciri-cirinya. Faktanya ialah tungsten, yang mengiringi bijih timah, semasa peleburan timah mengubahnya menjadi buih sanga, itulah sebabnya mereka berkata: "memakan bijih timah seperti serigala memakan domba." Dari masa ke masa, ia adalah dari wolframite bahawa nama tungsten diwarisi oleh unsur kimia ke-74 sistem berkala.

Ciri-ciri Tungsten

Tungsten ialah logam peralihan kelabu muda. Mempunyai persamaan luaran dengan keluli. Oleh kerana sifatnya yang agak unik, unsur ini adalah bahan yang sangat berharga dan jarang berlaku, bentuk tulen yang tidak wujud dalam alam semula jadi. Tungsten mempunyai:

• ketumpatan yang agak tinggi, yang bersamaan dengan 19.3 g/cm 3;
• takat lebur tinggi 3422 0 C;
• rintangan elektrik yang mencukupi - 5.5 μOhm*cm;
• penunjuk normal pekali parameter pengembangan linear sama dengan 4.32;
• takat didih tertinggi di antara semua logam, bersamaan dengan 5555 0 C;
• kadar penyejatan rendah, walaupun suhu melebihi 200 0 C;
• kekonduksian elektrik yang agak rendah. Walau bagaimanapun, ini tidak menghalang tungsten daripada kekal sebagai konduktor yang baik.

Semua ini menjadikan tungsten logam yang sangat tahan lama yang tidak terdedah kepada kerosakan mekanikal. Tetapi kehadiran sifat unik tersebut tidak mengecualikan kehadiran kelemahan yang juga ada pada tungsten. Ini termasuk:

• kerapuhan tinggi apabila terdedah kepada suhu yang sangat rendah;
• ketumpatan tinggi, yang menjadikan pemprosesannya sukar;
• rintangan rendah kepada asid pada suhu rendah.

Pengeluaran tungsten

Tungsten, bersama-sama dengan molibdenum, rubidium dan beberapa bahan lain, adalah sebahagian daripada kumpulan logam nadir yang dicirikan oleh pengedaran yang sangat rendah dalam alam semula jadi. Disebabkan ini, ia tidak boleh diekstrak dengan cara tradisional, seperti banyak mineral. Oleh itu, pengeluaran industri tungsten terdiri daripada peringkat berikut:

• pengekstrakan bijih, yang mengandungi bahagian tertentu tungsten;
• mengatur keadaan yang sesuai di mana logam boleh dipisahkan daripada jisim yang diproses;
• kepekatan bahan dalam bentuk larutan atau mendakan;
• membersihkan sebatian kimia yang terhasil daripada langkah sebelumnya;
• pengasingan tungsten tulen.

Oleh itu, bahan tulen daripada bijih lombong yang mengandungi tungsten boleh diasingkan dalam beberapa cara.

1. Hasil daripada beneficiation bijih tungsten oleh graviti, pengapungan, pengasingan magnet atau elektrik. Dalam proses ini, pekat tungsten terbentuk, terdiri daripada 55-65% tungsten anhidrida (trioksida) WO 3. Dalam pekat logam ini, kandungan kekotoran dipantau, yang boleh termasuk fosforus, sulfur, arsenik, timah, tembaga, antimoni dan bismut.
2. Seperti yang diketahui, tungsten trioksida WO 3 adalah bahan utama untuk mengasingkan logam tungsten atau tungsten karbida. Pengeluaran WO 3- berlaku akibat penguraian pekat, larut lesap aloi atau sinter, dsb. Dalam kes ini, keluaran adalah bahan yang terdiri daripada 99.9% WO 3.
3. Daripada tungsten anhidrida WO 3. Ia adalah dengan mengurangkan bahan ini dengan hidrogen atau karbon yang serbuk tungsten diperolehi. Penggunaan komponen kedua untuk tindak balas pengurangan digunakan kurang kerap. Ini disebabkan oleh ketepuan WO 3 dengan karbida semasa tindak balas, akibatnya logam kehilangan kekuatannya dan menjadi lebih sukar untuk diproses. Serbuk tungsten dihasilkan dengan kaedah khas, berkat itu ia menjadi mungkin untuk mengawal komposisi kimia, saiz dan bentuk bijirin, serta pengedaran saiz zarah. Oleh itu, pecahan zarah serbuk boleh ditingkatkan dengan meningkatkan suhu dengan cepat atau dengan kadar bekalan hidrogen yang rendah.
4. Pengeluaran tungsten padat, yang mempunyai bentuk bar atau jongkong dan kosong untuk pengeluaran selanjutnya produk separuh siap - wayar, rod, pita, dll.

Kaedah terakhir, seterusnya, termasuk dua pilihan yang mungkin. Salah satu daripadanya dikaitkan dengan kaedah metalurgi serbuk, dan yang lain adalah dengan peleburan dalam relau arka elektrik dengan elektrod boleh guna.

Kaedah metalurgi serbuk

Disebabkan fakta bahawa terima kasih kepada kaedah ini adalah mungkin untuk mengedarkan bahan tambahan yang lebih merata yang memberikan tungsten sifat istimewanya, ia lebih popular.

Ia merangkumi beberapa peringkat:

1. Serbuk logam ditekan ke dalam bar;
2. Bahan kerja disinter pada suhu rendah (yang dipanggil pra-sintering);
3. Kimpalan bahan kerja;
4. Mendapatkan produk separuh siap dengan memproses kosong. Pelaksanaan peringkat ini dijalankan dengan penempaan atau pemprosesan mekanikal (pengisaran, penggilap). Perlu diingat bahawa pemprosesan mekanikal tungsten menjadi mungkin hanya di bawah pengaruh suhu tinggi, jika tidak, mustahil untuk memprosesnya.

Pada masa yang sama, serbuk mesti disucikan dengan baik dengan peratusan maksimum kekotoran yang dibenarkan sehingga 0.05%.

Kaedah ini memungkinkan untuk mendapatkan rod tungsten dengan keratan rentas persegi dari 8x8 hingga 40x40 mm dan panjang 280-650 mm. Perlu diingat bahawa pada suhu bilik mereka agak kuat, tetapi telah meningkatkan kerapuhan.

Fius

Kaedah ini digunakan jika perlu untuk mendapatkan kosong tungsten dengan dimensi yang agak besar - dari 200 kg hingga 3000 kg. Kosong sedemikian biasanya diperlukan untuk menggulung, melukis paip, dan mengeluarkan produk dengan tuang. Pencairan memerlukan penciptaan keadaan khas - vakum atau suasana jarang hidrogen. Keluaran adalah jongkong tungsten, yang mempunyai struktur kristal kasar dan juga sangat rapuh kerana kehadiran sejumlah besar kekotoran. Kandungan kekotoran boleh dikurangkan dengan pra-peleburan tungsten dalam relau pancaran elektron. Walau bagaimanapun, strukturnya kekal tidak berubah. Dalam hubungan ini, untuk mengurangkan saiz butiran, jongkong dicairkan lagi, tetapi dalam relau arka elektrik. Pada masa yang sama, semasa proses peleburan, bahan mengaloi ditambah kepada jongkong, memberikan sifat istimewa tungsten.

Untuk mendapatkan jongkong tungsten dengan struktur berbutir halus, lebur tengkorak arka digunakan dengan tuangan logam ke dalam acuan.

Kaedah mendapatkan logam menentukan kehadiran aditif dan kekotoran di dalamnya. Oleh itu, beberapa gred tungsten dihasilkan hari ini.

Gred tungsten

1. HF - tungsten tulen, yang tidak mengandungi sebarang bahan tambahan;
2. VA ialah logam yang mengandungi bahan tambahan aluminium dan silika-alkali, yang memberikan sifat tambahan;
3. VM ialah logam yang mengandungi bahan tambahan torium dan silika-alkali;
4. VT - tungsten, yang mengandungi torium oksida sebagai bahan tambahan, yang dengan ketara meningkatkan sifat pancaran logam;
5. VI - logam yang mengandungi yttrium oksida;
6. VL - tungsten dengan lanthanum oksida, yang juga meningkatkan sifat pelepasan;
7. VR - aloi renium dan tungsten;
8. VРН - tiada bahan tambahan dalam logam, namun kekotoran mungkin terdapat dalam jumlah yang besar;
9. MV ialah aloi tungsten dengan molibdenum, yang meningkatkan kekuatan dengan ketara selepas penyepuhlindapan sambil mengekalkan kemuluran.

Di manakah tungsten digunakan?

Terima kasih kepada sifat uniknya, unsur kimia 74 telah menjadi sangat diperlukan dalam banyak sektor perindustrian.

1. Penggunaan utama tungsten adalah sebagai asas untuk pengeluaran bahan refraktori dalam metalurgi.
2. Dengan penyertaan wajib tungsten, filamen pijar dihasilkan, yang merupakan elemen utama peranti pencahayaan, tiub gambar, dan tiub vakum lain.
3. Juga, logam ini mendasari pengeluaran aloi berat yang digunakan sebagai pemberat, teras penebuk perisai sub-kaliber dan peluru meriam bersirip sapuan.
4. Tungsten ialah elektrod yang digunakan dalam kimpalan argon-arka;
5. Aloinya sangat tahan terhadap pelbagai suhu, persekitaran berasid, serta kekerasan dan rintangan lelasan, dan oleh itu digunakan dalam pengeluaran instrumen pembedahan, perisai kereta kebal, selongsong torpedo dan peluru, bahagian pesawat dan enjin, serta bekas simpanan nuklear. . membazir;
6. Relau rintangan vakum, suhu di mana mencapai nilai yang sangat tinggi, dilengkapi dengan elemen pemanasan juga diperbuat daripada tungsten;
7. Penggunaan tungsten popular untuk memberikan perlindungan terhadap sinaran mengion.
8. Sebatian tungsten digunakan sebagai unsur mengaloi, pelincir suhu tinggi, pemangkin, pigmen, dan juga untuk menukar tenaga haba kepada tenaga elektrik (tungsten ditelluride).