Tungsten: aplikasi, sifat dan ciri kimia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Alam semula jadi telah memperkayakan manusia dengan unsur kimia yang berguna. Sebahagian daripadanya tersembunyi di dalam ususnya dan terkandung dalam kuantiti yang agak kecil, tetapi kepentingannya sangat ketara. Salah satunya ialah tungsten. Penggunaannya adalah kerana sifat istimewanya.

Kisah asal

Abad XVIII - abad penemuan jadual berkala - menjadi asas dalam sejarah logam ini.

Sebelum ini, kewujudan bahan tertentu, yang merupakan sebahagian daripada batuan mineral, telah diterima, yang menghalang peleburan logam yang diperlukan daripadanya. Sebagai contoh, mendapatkan bijih timah adalah sukar jika bijih itu mengandungi unsur sedemikian. Perbezaan suhu lebur dan tindak balas kimia mengakibatkan pembentukan buih sanga, yang mengurangkan jumlah hasil timah.

Pada abad VIII, logam itu ditemui berturut-turut oleh saintis Sweden Scheele dan saudara Sepanyol Eluard. Ini berlaku hasil daripada eksperimen kimia ke atas pengoksidaan batuan mineral - scheelite dan wolframite.

Didaftarkan dalam sistem berkala unsur mengikut nombor atom 74. Logam refraktori yang jarang ditemui dengan atomdengan jisim 183.84 ialah tungsten. Penggunaannya disebabkan oleh sifat luar biasa yang ditemui pada abad ke-20.

Di mana hendak mencari?

Dari segi bilangan dalam perut bumi, ia "berpenduduk jarang" dan menduduki tempat ke-28. Ia adalah komponen kira-kira 22 mineral yang berbeza, tetapi hanya 4 daripadanya penting untuk pengekstrakannya: scheelite (mengandungi kira-kira 80% trioksida), wolframite, ferberit dan hubnerite (ia mengandungi 75-77% setiap satu). Komposisi bijih paling kerap mengandungi kekotoran, dalam beberapa kes "pengekstrakan" selari logam seperti molibdenum, timah, tantalum, dll. Deposit terbesar adalah di China, Kazakhstan, Kanada, Amerika Syarikat, terdapat juga di Rusia, Portugal, Uzbekistan.

Bagaimana mereka mendapatkannya?

Disebabkan sifat istimewa, serta kandungan rendah dalam batuan, teknologi untuk mendapatkan tungsten tulen agak rumit.

1. Pemisahan magnet, pengasingan elektrostatik atau pengapungan untuk memperkayakan bijih kepada 50-60% kepekatan tungsten oksida.
2. Pengasingan 99% oksida melalui tindak balas kimia dengan reagen beralkali atau berasid dan penulenan berperingkat bagi mendakan yang terhasil.
3. Pengurangan logam dengan karbon atau hidrogen, keluaran serbuk logam yang sepadan.
4. Penghasilan jongkong atau serbuk briket tersinter.

Salah satu peringkat penting dalam penghasilan produk metalurgi ialah metalurgi serbuk. Ia adalah berdasarkan mencampurkan serbuk logam refraktori, menekannya dan pensinteran seterusnya. Dengan cara ini, sejumlah besar aloi penting dari segi teknologi diperolehi, termasuk tungsten karbida, yang penggunaannya ditemui terutamanya dalam pengeluaran industri alat pemotong dengan peningkatan kuasa dan ketahanan.

Sifat fizikal dan kimia

Tungsten ialah logam tahan api dan berat berwarna perak dengan kekisi kristal berpusat badan.

• Takat lebur - 3422 ˚С.
• Takat didih - 5555 ˚С.
• Ketumpatan - 19.25 g/cm3.

Ia adalah pengalir arus elektrik yang baik. Tidak bermagnet. Sesetengah mineral (seperti scheelite) adalah bercahaya.

Tahan kepada asid, bahan agresif pada suhu tinggi, kakisan dan penuaan. Tungsten juga menyumbang kepada penyahaktifan pengaruh kekotoran negatif dalam keluli, peningkatan rintangan haba, rintangan kakisan dan kebolehpercayaan. Penggunaan aloi besi-karbon sedemikian adalah wajar oleh kebolehkilangan dan rintangan hausnya.

Sifat mekanikal dan teknologi

Tungsten ialah logam yang keras dan tahan lama. Kekerasannya ialah 488 HB, kekuatan tegangan ialah 1130-1375 MPa. Apabila sejuk, ia bukan plastik. Pada suhu 1600 ˚С, keplastikan meningkat kepada keadaan kerentanan mutlak terhadap rawatan tekanan: penempaan, penggulungan, lukisan. Adalah diketahui bahawa 1 kg logam ini memungkinkan untuk menghasilkan benang dengan jumlah panjang sehingga 3 km.

Pemesinan adalah sukar kerana kekerasan yang berlebihan dankerapuhan. Untuk menggerudi, memusing, mengisar, bahan tungsten-kob alt karbida digunakan, dibuat oleh metalurgi serbuk. Kurang kerap, pada kelajuan rendah dan keadaan khas, alat yang diperbuat daripada keluli tungsten aloi berkelajuan tinggi digunakan. Prinsip pemotongan standard tidak terpakai, kerana peralatan itu haus dengan cepat, dan tungsten yang diproses retak. Teknologi berikut digunakan:

1. Rawatan kimia dan impregnasi lapisan permukaan, termasuk penggunaan perak untuk tujuan ini.
2. Memanaskan permukaan dengan bantuan relau, nyalaan gas, arus elektrik 0.2 A. Suhu yang dibenarkan di mana terdapat sedikit peningkatan dalam keplastikan dan, dengan itu, pemotongan bertambah baik, ialah 300-450 ˚С.
3. Pemotongan tungsten dengan bahan boleh melebur.

Mengasah dan mengisar hendaklah dilakukan menggunakan alat berlian dan siku, lebih jarang korundum.

Kimpalan logam refraktori ini dijalankan terutamanya di bawah tindakan arka elektrik, tungsten atau elektrod karbon dalam gas lengai atau pelindung cecair. Kimpalan kenalan juga boleh dilakukan.

Unsur kimia tertentu ini mempunyai ciri-ciri yang menonjolkan ia daripada orang ramai. Jadi, sebagai contoh, dicirikan oleh rintangan haba yang tinggi dan rintangan haus, ia meningkatkan kualiti dan sifat pemotongan keluli yang mengandungi tungsten beraloi, dan takat leburnya yang tinggi memungkinkan untuk menghasilkan filamen untuk mentol lampu dan elektrod untuk kimpalan.

Permohonan

Kejarang, luar biasa dan kepentingan menentukan penggunaan meluas dalam teknologi moden logam yang dipanggil Tungsten - tungsten. Hartanah dan aplikasi mewajarkan kos dan permintaan yang tinggi. Takat lebur yang tinggi, kekerasan, kekuatan, rintangan haba dan rintangan kepada serangan kimia dan kakisan, rintangan haus dan ciri pemotongan adalah kad truf utamanya. Kes penggunaan:

1. Filamen.
2. Pengaloian keluli untuk mendapatkan aloi besi-karbon besi berkelajuan tinggi, tahan haus, tahan haba dan tahan haba, yang digunakan untuk pengeluaran gerudi dan alatan lain, penebuk, spring dan spring, rel.
3. Penghasilan aloi keras "serbuk", terutamanya digunakan sebagai alat pemotong, penggerudian atau penekan yang sangat tahan haus.
4. Elektrod untuk kimpalan TIG dan rintangan.
5. Pengeluaran bahagian untuk X-ray dan kejuruteraan radio, pelbagai lampu teknikal.
6. Cat bercahaya khas.
7. Dawai dan alat ganti untuk industri kimia.
8. Pelbagai perkara kecil yang praktikal, contohnya, jig untuk memancing.

Pelbagai aloi yang mengandungi tungsten semakin popular. Skop bahan sedemikian kadangkala mengejutkan - daripada kejuruteraan berat kepada industri ringan, di mana fabrik dengan ciri khas (contohnya, tahan api) dibuat.

Tiada bahan universal. Setiap unsur yang diketahui dan aloi yang dicipta dibezakan oleh keunikan dan keperluannya untuk bidang kehidupan dan industri tertentu. Walau bagaimanapun, sesetengah daripada mereka mempunyai ciri khas yang memungkinkan proses yang tidak dapat dilaksanakan sebelum ini. Salah satu logam tersebut ialah tungsten. Penggunaannya tidak cukup lebar, seperti keluli, tetapi setiap pilihan sangat berguna dan diperlukan untuk manusia.