Tungsten yoğunluğu. Tungstenin Özellikleri ve Uygulamaları

20. yüzyılın ilk yarısında dünya tungsten üretiminin (bin ton olarak) şeması.
Tungsten çelik ve tungsten veya karbürlerini içeren diğer alaşımlardan, tank zırhı, torpido mermileri ve mermiler, uçak ve motorların en önemli parçaları yapılır.

Tungsten, en iyi takım çeliği kalitelerinin vazgeçilmez bir bileşenidir. Genel olarak, metalurji, mayınlı tüm tungstenlerin neredeyse %95'ini emer. (Yalnızca saf tungsten değil, aynı zamanda esas olarak daha ucuz ferrotungsten - %80 W ve yaklaşık %20 Fe içeren bir alaşım; elektrik ark fırınlarında elde edilir) kullanması karakteristiktir.

Tungsten alaşımları birçok dikkate değer niteliklere sahiptir. Ağır metal olarak adlandırılan (tungsten, nikel ve bakırdan) radyoaktif maddelerin depolandığı kaplar yapmak için kullanılır. Koruyucu etkisi kurşundan %40 daha fazladır. Bu alaşım, nispeten küçük bir ekran kalınlığı ile yeterli koruma sağladığı için radyoterapide de kullanılır.

%16 kobalt içeren bir tungsten karbür alaşımı o kadar zordur ki kuyu delerken elmasın yerini alabilir.

Tungsten ile bakır ve gümüşün sözde alaşımları, bıçaklı şalterler ve yüksek gerilim şalterleri için mükemmel bir malzemedir: geleneksel bakır kontaklardan altı kat daha uzun ömürlüdürler.

Elektrik lambalarının kıllarında tungsten kullanımı makalenin başında tartışılmıştı. Tungstenin bu alandaki vazgeçilmezliği, sadece refrakterliği ile değil, aynı zamanda sünekliği ile de açıklanmaktadır. Bir kilogram tungstenden 3.5 km uzunluğunda bir tel çekilir, yani. bu kilogram 23.000 60 watt'lık ampuller için filaman yapmak için yeterlidir. Küresel elektrik endüstrisinin yılda sadece yaklaşık 100 ton tungsten tüketmesi bu özellikten kaynaklanmaktadır.

Son yıllarda, tungstenin kimyasal bileşikleri büyük pratik önem kazanmıştır. Özellikle, verniklerin ve parlak, ışığa dayanıklı boyaların üretiminde fosfotungstik heteropoliasit kullanılır. Sodyum tungstat Na2WO4 çözeltisi, kumaşlara yangına dayanıklılık ve su direnci sağlar ve lazerlerin ve parlak boyaların üretiminde alkalin toprak metalleri, kadmiyum ve nadir toprak elementlerinin tungstatları kullanılır.

Tungstenin geçmişi ve bugünü, onu çalışkan bir metal olarak düşünmek için her türlü nedeni verir.

Tungstenin özellikleri

Tungsten- metaldir. Denizlerin suyunda değildir, havada değildir ve yerkabuğunda sadece %0,0055'dir. Çok tungsten, eleman, 74. sırada duruyor. Sanayi için, Fransız başkentindeki Dünya Sergisi tarafından "açıldı". 1900 yılında gerçekleşti. Serginin yer aldığı tungsten çeliği.

Kompozisyon o kadar sertti ki herhangi bir malzemeyi kesebilirdi. binlerce derecelik sıcaklıklarda bile "yenilmez" kaldı, bu nedenle kırmızıya dayanıklı olarak adlandırıldı. Fuarı ziyaret eden farklı ülkelerden üreticiler, geliştirmeyi hizmete aldı. Alaşımlı çelik üretimi küresel bir boyut kazanmıştır.

İlginç bir şekilde, elementin kendisi 18. yüzyılda keşfedildi. 1781'de İsveçli Scheeler, mineral tungsten ile deneyler yaptı. Kimyager onu nitrik aside koymaya karar verdi. Ayrışma ürünlerinde bilim adamı, gümüşi parlaklığa sahip bilinmeyen bir gri metal keşfetti. Deneylerin yapıldığı mineral daha sonra şelit olarak yeniden adlandırıldı ve yeni element tungsten denilen.

Bununla birlikte, özelliklerini incelemek çok zaman aldı ve bu nedenle metal için değerli bir uygulama çok sonra bulundu. İsim hemen seçildi. kelime tungstenönce vardı. İspanyollar buna ülkenin yataklarında bulunan minerallerden biri adını verdiler.

Gerçekten de taşın bileşimi 74 numaralı elementi içeriyordu. Dışarıdan, metal köpürmüş gibi gözeneklidir. Böylece başka bir benzetme işe yaradı. Almanca'da tungsten kelimenin tam anlamıyla "kurt köpüğü" anlamına gelir.

Metalin erime noktası hidrojen ile rekabet halindedir ve sıcaklığa en dayanıklı elementtir. Bu nedenle ve yükleyin tungsten yumuşatma indeksi yüz yıl yapamadı. Birkaç bin dereceye kadar ısıtabilen fırınlar yoktu.

Gümüş-gri elementin “faydası” “görüldüğünde”, endüstriyel ölçekte çıkarılmaya başlandı. 1900 sergisi için metal, nitrik asit ile eski moda bir şekilde çıkarıldı. Ancak, tungsten hala bu şekilde çıkarılmaktadır.

tungsten madenciliği

Çoğu zaman, trioksit önce cevher atıklarından elde edilir. 700 derecede işlenerek toz halinde saf metal elde edilir. Parçacıkları yumuşatmak için sadece hidrojene başvurmak gerekir. İçinde tungsten eritilirüç bin santigrat derece.

Alaşım kesicilere, boru kesicilere, kesicilere gider. ile metal işleme için tungsten uygulaması parça imalatının doğruluğunu artırın. Metal yüzeylere maruz kaldığında sürtünme yüksektir, bu da çalışma yüzeylerinin çok sıcak olduğu anlamına gelir. 74 nolu elemansız kesme ve polisaj makineleri kendi kendine eriyebilir. Bu, kesimi yanlış, kusurlu hale getirir.

Tungsten sadece eritmek değil, aynı zamanda işlenmesi de zordur. Sertlik ölçeğinde metal dokuzuncu sırada yer alır. Korindon, örneğin bir bıçağın yapıldığı kırıntılardan aynı sayıda noktaya sahiptir. Sadece elmas daha zordur. Bu nedenle, yardımı ile tungsten işlenir.

Tungsten uygulaması

74. elementin "kararlılığı" cezbeder. Gri-gümüş metalli alaşımlardan yapılmış ürünler, elbette yüzeyden kazınmadıkça veya aynı elmaslarla çizilmedikçe, çizilemez, bükülemez, kırılamaz.

Tungsten mücevherlerinin tartışılmaz bir artısı daha var. Altın, gümüş, platin ve daha da fazlası ile veya ile alaşımlarının aksine alerjik reaksiyonlara neden olmazlar. Mücevherat için tungsten karbür, yani karbon ile kombinasyonu kullanılır.

İnsanlık tarihinin en sert alaşımı olarak kabul edilmektedir. Cilalı yüzeyi ışığı mükemmel şekilde yansıtır. Kuyumcular buna "gri ayna" diyorlar.

Bu arada, mücevher zanaatkarlar dikkatlerini tungsten'e çevirdi mermi çekirdeğinden sonra, 20. yüzyılın ortalarında bu maddeden kurşun geçirmez yelekler için mermiler ve plakalar yapılmaya başlandı.

Müşterilerin en yüksek standartların kırılganlığından ve gümüş takılardan şikayet etmesi, kuyumcuları yeni bir unsur hakkında düşünmeye ve bunu kendi sektörlerinde uygulamaya koymaya yöneltti. Ayrıca fiyatlar dalgalanmaya başladı. Tungsten, artık bir yatırım olarak algılanmayan sarı metale bir alternatif haline geldi.

Değerli bir metal olmak tungsten değeriçok para. Toptancı pazarında bir kilogram için en az 50 dolar istiyorlar. Dünya endüstrisi yılda 30 bin ton 74 numaralı element tüketiyor. %90'dan fazlası metalurji endüstrisi tarafından emilir.

Sadece tungstenden yapılmış nükleer atıkların depolanması için kaplar. Metal yıkıcı ışınları iletmez. Cerrahi aletlerin üretimi için alaşımlara nadir bir element eklenir.

Metalurjik amaçlar için kullanılmayanlar kimya endüstrisi tarafından alınır. Örneğin fosforlu tungsten bileşikleri, verniklerin ve boyaların temelidir. Çökmezler, güneş ışınlarından solmazlar.

ANCAK sodyum tungstat çözeltisi neme ve ateşe dayanıklıdır. Dalgıçlar ve itfaiyeciler için hangi su geçirmez ve yanmaz kumaşların emprenye edildiği ortaya çıkıyor.

Tungsten yatakları

Rusya'da birkaç tungsten yatağı var. Altay, Uzak Doğu, Kuzey Kafkasya, Chukotka ve Buryatia'da bulunurlar. Ülke dışında, metal Avustralya, ABD, Bolivya, Portekiz, Güney Kore ve Çin'de çıkarılıyor.

Çin'e teneke bir taş aramak için gelen genç bir kaşif hakkında Göksel İmparatorluk'ta bile bir efsane var. Öğrenci, Pekin'deki evlerden birine yerleşti.

Sonuçsuz bir aramadan sonra, adam sahibinin kızının hikayelerini dinlemeyi severdi. Bir akşam, sobanın yapıldığı kara taşların hikayesini anlattı. Blokların uçurumdan binanın arka bahçesine düştüğü ortaya çıktı. Böylece öğrenci bulamadı, ancak tungsten buldu.

Tungsten. Kimyasal element, sembol W (Latin Wolframium, İngiliz Tungsten, Fransız Tungsten, Alman Wolfram, Alman Wolf Rahm'dan - kurt salyası, köpük). seri numarası var 74, atom ağırlığı 183.85, yoğunluk 19.30 g/cm3, erime noktası 3380° C, kaynama noktası 5680°C.

Tungsten açık gri bir metaldir, oda sıcaklığında su ve havada, ayrıca asitlerde ve alkalilerde yüksek korozyon direncine sahiptir. Havada hafifçe oksitlenmeye başlar. 400-500° C (kırmızı ısı sıcaklığında) ve daha yüksek sıcaklıklarda yoğun olarak oksitlenir. Tungsten iki kararlı oksit oluşturur: WO3 ve WO2 . Tungsten, erimenin kendisine kadar pratik olarak hidrojen ile etkileşime girmez ve sadece yukarıdaki sıcaklıklarda azot ile reaksiyona girmeye başlar. 2000° C. Klor ile tungsten klorür oluşturur WCl 2 , WCl 4 , WCl 5 , WCl 6 . Katı karbon ve onu içeren bazı gazlar 1100-1200° C karbürler oluşturmak için tungsten ile reaksiyona girer WC ve W2C.

Tungsten hidroflorik karışımlarda çözünür ve Nitrik asit , ayrıca havaya ve özellikle oksitleyici ajanlara erişimi olan erimiş alkalilerde çözünür. Ayrı asitler tungsten üzerinde hareket etmez.

Çok yüksek saflıkta tungsten oda sıcaklığında sünektir. Yüksek sıcaklıklarda mukavemet açısından, tungsten diğer tüm metalleri geride bırakır. ÜzerindeMekanik özellikler tungsten, safsızlıklardan güçlü bir şekilde etkilenir. Metaldeki az miktarda yabancı madde içeriği onu çok kırılgan (soğuk kırılgan) yapar. Oksijen, azot, karbon, demir, fosfor ve silikon, tungstenin özellikleri üzerinde en olumsuz etkiye sahiptir.

Tungsten, radyo-tüp, radyo mühendisliği ve elektronik-vakum endüstrilerinde, filamentlerin, ısıtıcıların ve yüksek sıcaklıklı vakum fırınları için eleklerin, elektrik kontaklarının ve X-ışını tüp katotlarının imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Metalurjide, çelikler tungsten ile alaşımlanır ve sert alaşımların üretiminde kullanılır (örneğin, tungsten karbür bazlı bir sermet alaşımı kazanır), kimya endüstrisinde, ondan boyalar ve katalizörler yapılır, roket teknolojisinde - çalışan ürünler nükleer endüstride çok yüksek sıcaklıklarda - radyoaktif malzemeleri depolamak için potalar, tungsten alaşımının koruyucu etkisi, nikel ve bakır kurşundan daha yüksektir . Metalli alaşımlar, basınçla değil sinterleme ile elde edilir, çünkü tungstenin erime noktasında birçok metal buhara dönüşür.

Tungsten ayrıca kaplama için kullanılır: indirgeyici ve nötr ortamlarda çok yüksek sıcaklıklarda çalışan parçalarda; döküm kalıpları için molibden yüksek oranda radyoaktif metallerden çubuklar üretmek için kullanılır; sürtünme parçaları üzerinde.

Renyumlu tungsten bazlı alaşımlar da yaygındır. Renyum katkı maddesi (en fazla 20-25%) tungstenin geçiş sıcaklığını kırılgan bir duruma düşürür, normal sıcaklıkta plastisitesini keskin bir şekilde arttırır ve teknolojik özellikleri iyileştirir. Alaşımlar, toz metalurjisi ve elektrik ark vakum fırınlarında eritilerek elde edilir. Termokupllar ve elektrik kontakları bu alaşımlardan yapılır.

ile tungsten alaşımları molibden üzerindeki sıcaklıklarda çalışmaya uygun 3000° C, jet motoru nozulları için kullanılırlar.

Tungsten yukarıda ısıtıldığında 400° C, yüzeyinde belirgin bir şekilde buharlaşan toz sarı bir oksit oluşur. 800° C. Bu nedenle, tungsten, yalnızca ürünün yüzeyi oksitleyici bir ortamın etkilerinden güvenilir bir şekilde korunuyorsa veya nötr bir ortamda veya vakumda çalışırken yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemetli bir malzeme olarak kullanılabilir. Tungstenin oksidasyondan kısa süreli korunması için 2000-3000° Ana dolgu maddesi olarak refrakter bileşikler içeren seramik emaye benzeri kaplamaların kullanımı ile bunlar refrakter bağlayıcı camdır.

Tungsten uzun süre pratik uygulama bulamadı. Ve ancak 19. yüzyılın sonunda, bu metalin dikkat çekici özellikleri endüstride kullanılmaya başlandı. Şu anda, mayınlı tungstenin yaklaşık yüzde 80'i tungsten çeliklerinde kullanılmaktadır, tungstenin yaklaşık yüzde 15'i sert alaşımların üretimi için kullanılmaktadır. Saf tungsten ve saf alaşımların önemli bir uygulama alanı, elektrik lambalarının filamentlerinin üretiminde, radyo lambaları ve X-ışını tüplerinin parçaları, otomotiv ve traktör elektrikli ekipmanları için kullanıldığı elektrik endüstrisidir. temas için elektrotlar, atomik hidrojen ve argon ark kaynağı, elektrikli fırınlar için ısıtıcılar, vb. Tungsten bileşikleri, kimya endüstrisinde katalizör olarak yangına dayanıklı, suya dayanıklı ve ağırlıklı kumaşların üretiminde uygulama bulmuştur.
Tungstenin değeri, özellikle çeliğe çeşitli miktarlarda dahil olan çeşitli metaller - demir, nikel, krom, kobalt, molibden ile alaşımlar oluşturma kabiliyeti ile arttırılır. Çeliğe küçük miktarlarda eklenen tungsten, içerdiği kükürt, fosfor, arsenik gibi zararlı safsızlıklarla reaksiyona girer ve olumsuz etkilerini nötralize eder. Sonuç olarak, tungsten ilaveli çelik, yüksek sertlik, refrakterlik, elastikiyet ve asit direnci alır. Herkes, yüzde birkaç tungsten safsızlığı içeren Şam çeliğinden yapılmış yüksek kaliteli bıçakları bilir. Ayrıca. 1882'de mermi üretiminde tungsten kullanılmaya başlandı. Silah çeliği, zırh delici mermiler de tungsten içerir. Tungsten katkılı çelik, otomobiller ve vagonlar için dayanıklı yaylar, yaylar ve çeşitli mekanizmaların kritik parçaları için kullanılır. Tungsten çelikten yapılmış raylar çok daha yüksek yüklere dayanır ve hizmet ömürleri geleneksel çeliklerden yapılmış raylara göre çok daha uzundur. Yüzde 918 tungsten ilavesi ile çeliğin dikkat çekici bir özelliği, kendi kendine sertleşme kabiliyetidir, yani artan yükler ve sıcaklıklarla bu çelik daha da güçlü hale gelir. Bu özellik, "yüksek hızlı takım çeliği" olarak adlandırılan bir dizi aletin imalatının temeliydi. Ondan kesicilerin kullanılması, bir kerede metal kesme makinelerinde parça işleme hızını birkaç kez arttırmayı mümkün kıldı.
Yine de yüksek hız çeliğinden yapılmış takımlar, sert alaşımlı takımlardan 35 kat daha yavaştır. Bunlar, karbon (karbürler) ve bor (borürler) ile tungsten bileşiklerini içerir. Bu alaşımlar sertlik bakımından elmaslara yakındır. Tüm elmas maddelerinin en sertinin koşullu sertliği 10 puanla ifade edilirse, tungsten karbürün (vocar) sertliği 9.8'dir. Bu alaşımlar arasında, yaygın olarak bilinen karbon ve tungsten alaşımı ve kobalt ilavesi bulunur. Pobedit'in kendisi kullanım dışı kalmıştır, ancak bu isim bir grup sert alaşımla ilgili olarak korunmuştur. Mühendislik endüstrisinde dövme presleri için kalıplar da sert alaşımlardan yapılır. Çelikten bin kat daha yavaş aşınırlar.
Tungstenin özellikle önemli ve ilginç bir uygulama alanı, elektrikli akkor lambaların filamentlerinin (filamanlarının) üretimidir. Ampul filamentleri yapmak için saf tungsten kullanılır. Sıcak bir tungsten filamanının yaydığı ışık gün ışığına yakındır. Ve tungsten filamanlı bir lambanın yaydığı ışık miktarı, diğer metallerden (octium, tantal) yapılmış filamanlardan lambaların radyasyonundan birkaç kat daha fazladır. Tungsten filamanlı elektrik lambalarının ışık emisyonu (ışık verimliliği), daha önce kullanılan karbon filamanlı lambalardan 10 kat daha yüksektir. Parlaklığın parlaklığı, dayanıklılığı, elektrik tüketimindeki verimliliği, düşük metal maliyetleri ve tungsten filamanlı elektrik lambalarının üretim kolaylığı, aydınlatmada en geniş uygulamayı sağladı.
Tungsten kullanımının geniş olanakları, ünlü Amerikalı fizikçi Robert Williams Wood'un yaptığı keşif sonucunda keşfedildi. Deneylerden birinde, R. Wood, tasarımındaki katot tüpünün uç kısmından bir tungsten filamentinin parlamasının, elektrotlar aküden ayrıldıktan sonra bile devam ettiği gerçeğine dikkat çekti. Bu, çağdaşlarını o kadar etkiledi ki, R. Wood'a büyücü denilmeye başlandı. Çalışmalar, ısıtılmış bir tungsten filamentinin etrafında, hidrojen moleküllerinin termal ayrışmasının meydana geldiğini ve tek tek atomlara ayrıldığını göstermiştir. Enerji kapatıldıktan sonra, hidrojen atomları moleküller halinde yeniden birleşir ve bunu yaparken, ince bir tungsten filamanı ısıtmak ve parlamasına neden olmak için yeterli miktarda termal enerji açığa çıkar. Bu etkiye dayanarak, çeşitli çelikleri, alüminyumu, bakırı, pirinci ince saclarda temiz ve düzgün bir dikişle kaynaklamayı mümkün kılan yeni bir metal kaynağı türü olan atomik hidrojen geliştirildi. Elektrot olarak metalik tungsten kullanılır. Tungsten elektrotlar, daha yaygın olan argon ark kaynağında da kullanılır.
Kimya endüstrisinde asitlere ve alkalilere karşı oldukça dayanıklı olan tungsten teli çeşitli filtre eleklerinin yapımında kullanılmaktadır. Tungsten, teknolojik süreçte kimyasal reaksiyonların hızını değiştirmeye yardım etmesiyle bir katalizör olarak da uygulama bulmuştur. Bir grup tungsten bileşiği endüstri ve laboratuvar koşullarında protein ve diğer organik ve inorganik bileşiklerin tayini için reaktif olarak kullanılır.
Tungsten bileşikleri ayrıca baskı endüstrisinde boya olarak (safran, tungsten mavisi, tungsten sarısı) kullanılmaktadır. Piroteknikçiler, yanıcı karışımlara tungsten bileşikleri ekler ve çok renkli roket ve havai fişek ateşleri elde eder. Hafif baskı, sodyum volframit ile işlenmiş kağıt kullanır. Tekstil endüstrisinde, boyama sırasında kumaşları aşındırmak için sodyum tungstatlı bir tungstik asit tuzu kullanılır. Bu tür kumaşlar su geçirmezdir ve ateşten korkmazlar. Ahşap da bu madde ile işlenirse yangına dayanıklı hale gelir.

Tungsten ditelluride WTe 2, termal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır (termo-EMF yaklaşık 57 μV/K).

Tungstenin termal genleşme katsayısı, silikonunkine yakındır, bu nedenle, ısıtıldığında bu kristallerin çatlamasını önlemek için güçlü transistörlerin silikon kristalleri tungsten substratlara lehimlenir.
Tungsten ve bileşiklerinin endüstride kullanımının eksik bir listesi bile bu elementin yüksek değeri hakkında bir fikir verir. Şimdi, herhangi birimizin günlük yaşamda bile tungsten olmadan nasıl başa çıkabileceğini hayal etmek zor. Ve elbette, kullanım olanakları ortaya çıkmaya devam edecek.
Birinci Dünya Savaşı sırasında neredeyse tüm dünya tungsten endüstrisi Almanya'da yoğunlaşmıştı. Ancak bunun için hammaddeler olan tungsten konsantreleri diğer ülkelerden tedarik edildi. Bu nedenle, hammadde tedarikçilerinden izole edilen Almanlar, kalay izabe tesislerinin yakınında biriken cürufu işlemeye zorlandı ("kurt köpüğünü" hatırlayın!) Ve onlardan yılda yaklaşık 100 ton tungsten aldı.
Aynı zamanda, askeri sanayinin tungsten ihtiyacı, birçok ülkede bir "tungsten ateşi"ne neden oldu. Rusya'da Urallar ve Transbaikalia, tungsten cevheri tedarikçileri oldu. "Tungsten ateşinden" para kazanmaya çalışan girişimciler, devletin çıkarlarını gerçekten dikkate almadılar. Böylece, Bukuka ve Olandu'nun Trans-Baykal yataklarına sahip olan sanayici Tolmachev, onları bir İsveç şirketine kiralamaya karar verdi. Ve sadece Jeoloji Komitesi'nin zamanında müdahalesi bunu engelledi. Savaş koşullarında, bu işadamının mayınlarına el konuldu.

Yapay radyonüklid 185 W, madde çalışmasında radyoaktif bir etiket olarak kullanılır. Stabil 184 W, katı fazlı nükleer roket motorlarında kullanılan uranyum-235 alaşımlarının bir bileşeni olarak kullanılır, çünkü düşük termal nötron yakalama kesitine (yaklaşık 2 ahır) sahip olan tek yaygın tungsten izotopudur.

1913'te I. Dünya Savaşı'nın patlak vermesinden önce, dünya çapında 8.123 ton tungsten konsantresi (%60 tungsten trioksit içerir) üretildi. İkinci Dünya Savaşı'ndan önce üretimi hızla arttı ve 1940'ta (Sovyetler Birliği hariç) 44.013 tona ulaştı. ABD Maden Bürosu'na göre, 1972'de dünya tungsten üretimi yaklaşık 38.400 tondu.

Tungsten alaşımları birçok dikkate değer niteliklere sahiptir. Ağır metal olarak adlandırılan (tungsten, nikel ve bakırdan) radyoaktif maddelerin depolandığı kaplar yapmak için kullanılır. Koruyucu etkisi kurşundan %40 daha fazladır. Bu alaşım, nispeten küçük bir ekran kalınlığı ile yeterli koruma sağladığı için radyoterapide de kullanılır.

%16 kobalt içeren bir tungsten karbür alaşımı o kadar zordur ki kuyu delerken elmasın yerini alabilir.

Bakır ve gümüş içeren sahte tungsten alaşımları, bıçaklı şalterler ve yüksek gerilim şalterleri için mükemmel bir malzemedir: geleneksel bakır kontaklardan altı kat daha uzun ömürlüdürler.

Elektrik lambalarının kıllarında tungsten kullanımı makalenin başında tartışılmıştı. Tungstenin bu alandaki vazgeçilmezliği, sadece refrakterliği ile değil, aynı zamanda sünekliği ile de açıklanmaktadır. Bir kilogram tungstenden 3.5 km uzunluğunda bir tel çekilir, yani. bu kilogram 23.000 60 watt'lık ampuller için filaman yapmak için yeterlidir. Küresel elektrik endüstrisinin yılda sadece yaklaşık 100 ton tungsten tüketmesi bu özellikten kaynaklanmaktadır.

Son yıllarda, tungstenin kimyasal bileşikleri büyük pratik önem kazanmıştır. Özellikle, verniklerin ve parlak, ışığa dayanıklı boyaların üretiminde fosfotungstik heteropoliasit kullanılır. Bir sodyum tungstat Na 2 WO 4 çözeltisi, kumaşlara yangına dayanıklılık ve su direnci verir ve lazerlerin ve parlak boyaların imalatında alkali toprak metallerinin, kadmiyum ve nadir toprak elementlerinin tungstatları kullanılır.

16. yüzyılda, Almanca'dan çevrilen mineral volframit biliniyordu ( Kurt Rahmi) "kurt kremi" anlamına gelir. Mineral, özellikleri ile bağlantılı olarak bu ismi aldı. Gerçek şu ki, kalay cevherlerine eşlik eden tungsten, kalay eritme sırasında onu sadece cüruf köpüğüne dönüştürdü, bu yüzden “kalay, bir kurdun bir koyunu yemesi gibi yutar” dediler. Bir süre sonra, tungsten adının periyodik sistemin 74. kimyasal elementi tarafından miras alınması volframitten oldu.

Tungstenin özellikleri

Tungsten açık gri bir geçiş metalidir. Çeliğe dışsal bir benzerliği vardır. Oldukça benzersiz özelliklere sahip olmakla bağlantılı olarak, bu element, saf formu doğada bulunmayan çok değerli ve nadir bir malzemedir. Wolfram'da şunlar bulunur:

• 19.3 g / cm3'e eşit olan yeterince yüksek bir yoğunluk;
• yüksek erime noktası, bileşen 3422 0 С;
• yeterli elektrik direnci - 5,5 μOhm * cm;
• 4.32'ye eşit bir normal doğrusal genişleme parametresi katsayısı;
• 5555 0 С'ye eşit tüm metaller arasında en yüksek kaynama noktası;
• 200 0 С'yi aşan sıcaklıklara rağmen düşük buharlaşma oranı;
• nispeten düşük elektrik iletkenliği. Ancak bu, tungstenin iyi bir iletken olmasını engellemez.

Bütün bunlar, tungsteni mekanik hasara duyarlı olmayan çok dayanıklı bir metal yapar. Ancak bu tür benzersiz özelliklerin varlığı, tungstenin de sahip olduğu dezavantajların varlığını dışlamaz. Bunlar şunları içerir:

• çok düşük sıcaklıklara maruz kaldığında yüksek kırılganlık;
• işleme sürecini zorlaştıran yüksek yoğunluk;
• düşük sıcaklıklarda asitlere karşı düşük direnç.

tungsten elde etmek

Tungsten, molibden, rubidyum ve bir dizi başka madde ile birlikte, doğada çok küçük bir dağılım ile karakterize edilen nadir metaller grubuna dahildir. Bu bakımdan pek çok mineral gibi geleneksel yöntemlerle çıkarılamaz. Böylece, tungstenin endüstriyel üretimi aşağıdaki adımlardan oluşur:

• belirli bir oranda tungsten içeren cevherin çıkarılması;
• metalin işlenmiş kütleden ayrılabileceği uygun koşulların organizasyonu;
• bir çözelti veya çökelti formundaki bir maddenin konsantrasyonu;
• önceki adımdan kaynaklanan kimyasal bileşiğin saflaştırılması;
• saf tungsten izolasyonu.

Böylece, tungsten içeren maden cevherinden elde edilen saf bir madde birkaç yolla izole edilebilir.

1. Tungsten cevherinin yerçekimi, yüzdürme, manyetik veya elektriksel ayırma ile zenginleştirilmesinin bir sonucu olarak. İşlemde, %55-65'i tungsten anhidrit (trioksit) WO 3'ten oluşan bir tungsten konsantresi oluşturulur. Bu metalin konsantrelerinde, fosfor, kükürt, arsenik, kalay, bakır, antimon ve bizmut olabilen safsızlıkların içeriği izlenir.
2. Bilindiği gibi, tungsten trioksit WO 3, tungsten metali veya tungsten karbürü ayırmak için ana malzemedir. WO 3-- elde edilmesi, konsantrelerin ayrışması, bir alaşımın veya sinterin liçlenmesi vb. sonucunda meydana gelir. Bu durumda, çıktıda %99.9 WO 3'ten oluşan bir malzeme oluşur.
3. Tungsten anhidrit WO 3'ten. Bu maddenin hidrojen veya karbon ile indirgenmesiyle tungsten tozu elde edilir. İndirgeme reaksiyonu için ikinci bileşenin uygulamaları daha az sıklıkla kullanılır. Bunun nedeni, reaksiyon sırasında WO 3'ün karbürlerle doygunluğudur, bunun sonucunda metal gücünü kaybeder ve işlenmesi daha zor hale gelir. Tungsten tozu, kimyasal bileşimini, tane boyutunu ve şeklini ve ayrıca parçacık boyutu dağılımını kontrol etmenin mümkün olduğu özel yöntemlerle elde edilir. Bu nedenle, tozun parçacık fraksiyonu, sıcaklıktaki hızlı bir artış veya düşük bir hidrojen tedarik oranı ile arttırılabilir.
4. Çubuk veya külçe şeklinde olan ve yarı mamul ürünlerin daha fazla üretimi için boş olan kompakt tungsten üretimi - tel, çubuk, şerit vb.

İkinci yöntem, sırayla, iki olası seçeneği içerir. Bunlardan biri toz metalurjisi yöntemleri, diğeri ise sarf elektrotlu elektrik ark ocaklarında ergitme ile ilgilidir.

Toz metalurjisi yöntemi

Bu yöntem sayesinde, tungsten'e özel özelliklerini veren katkı maddelerinin daha eşit bir şekilde dağıtılmasının mümkün olması nedeniyle daha popülerdir.

Birkaç aşama içerir:

1. Metal tozu çubuklar halinde preslenir;
2. Boşluklar düşük sıcaklıklarda sinterlenir (ön sinterleme olarak adlandırılır);
3. Kaynak iş parçaları;
4. Boşlukları işleyerek yarı mamul ürünler elde etmek. Bu aşamanın uygulanması dövme veya talaşlı imalat (taşlama, cilalama) ile gerçekleştirilir. Tungstenin mekanik olarak işlenmesinin yalnızca yüksek sıcaklıkların etkisi altında mümkün olduğu, aksi takdirde işlenemeyeceği belirtilmelidir.

Aynı zamanda, toz, izin verilen maksimum kirlilik yüzdesi ile %0.05'e kadar iyi saflaştırılmalıdır.

Bu yöntem, 8x8 ila 40x40 mm arasında kare kesitli ve 280-650 mm uzunluğa sahip tungsten çubukların elde edilmesini mümkün kılar. Oda sıcaklıklarında oldukça güçlü olduklarına, ancak kırılganlıklarının arttığına dikkat edilmelidir.

Sigorta

Bu yöntem, yeterince büyük boyutlarda tungsten boşlukları elde etmek gerekirse - 200 kg'dan 3000 kg'a kadar kullanılır. Bu tür boşluklar, kural olarak, haddeleme, boru çekme ve döküm yoluyla ürünlerin imalatı için gereklidir. Eritme için özel koşullar yaratmak gerekir - bir vakum veya nadir bir hidrojen atmosferi. Çıkışta, kaba taneli bir yapıya sahip olan tungsten külçeleri ve ayrıca çok miktarda safsızlığın varlığından dolayı yüksek kırılganlık oluşur. Safsızlıkların içeriği, tungstenin bir elektron ışını fırınında önceden eritilmesiyle azaltılabilir. Ancak yapı değişmeden kalır. Bu bağlamda, tane boyutunu küçültmek için külçeler daha da eritilir, ancak bu zaten bir elektrik ark ocağındadır. Aynı zamanda, eritme işlemi sırasında külçelere alaşım maddeleri eklenir ve tungsten özel özelliklerle donatılır.

İnce taneli bir yapıya sahip tungsten külçeleri elde etmek için, bir kalıba metal dökülerek ark kafatası eritme kullanılır.

Metal elde etme yöntemi, içindeki katkı maddelerinin ve safsızlıkların varlığını belirler. Böylece, bugün birkaç derece tungsten üretilmektedir.

Tungsten kaliteleri

1. HF - katkı maddesi içermeyen saf tungsten;
2. VA - ona ek özellikler kazandıran alüminyum ve silikon alkali katkı maddeleri içeren bir metal;
3. VM - toryum ve silikon-alkali katkı maddeleri içeren bir metal;
4. VT - metalin emisyon özelliklerini önemli ölçüde artıran bir katkı maddesi olarak toryum oksit içeren tungsten;
5. VI - itriyum oksit içeren metal;
6. VL - emisyon özelliklerini de artıran lantan oksitli tungsten;
7. VR - bir renyum ve tungsten alaşımı;
8. BPH - metalde katkı maddesi yoktur, ancak büyük hacimlerde safsızlıklar bulunabilir;
9. MW, sünekliği korurken tavlamadan sonra gücü önemli ölçüde artıran molibdenli bir tungsten alaşımıdır.

Tungsten nerelerde kullanılır?

Benzersiz özelliklerinden dolayı element 74 birçok endüstride vazgeçilmez hale gelmiştir.

1. Tungstenin ana uygulaması, metalurjide refrakter malzemelerin üretimi için bir temeldir.
2. Tungstenin zorunlu katılımıyla, aydınlatma cihazlarının, kineskopların ve diğer vakum tüplerinin ana unsuru olan akkor filamentler üretilir.
3. Ayrıca, bu metal, karşı ağırlık olarak kullanılan ağır alaşımların, alt kalibreli zırh delici çekirdeklerin ve ok biçimli tüylü top mermilerinin üretiminin temelidir.
4. Tungsten, argon ark kaynağında bir elektrottur;
5. Alaşımları çeşitli sıcaklıklara, asidik ortamlara, sertliğe ve aşınma direncine karşı oldukça dirençlidir ve bu nedenle cerrahi aletler, tank zırhı, torpido ve mermi kovanları, uçak ve motor parçalarının yanı sıra depolama konteynerlerinin imalatında kullanılır. nükleer silahlar atık;
6. Sıcaklığın son derece yüksek değerlere ulaştığı vakum dirençli fırınlar, yine tungstenden yapılmış ısıtma elemanları ile donatılmıştır;
7. Tungsten kullanımı, iyonlaştırıcı radyasyona karşı koruma sağlamak için popülerdir.
8. Tungsten bileşikleri alaşım elementleri, yüksek sıcaklık yağlayıcılar, katalizörler, pigmentler olarak ve ayrıca termal enerjiyi elektrik enerjisine (tungsten ditellürid) dönüştürmek için kullanılır.