Ще в 16 столітті був відомий мінерал вольфрамит, який в перекладі з німецького (Wolf Rahm) означає «вовчі вершки». Таку назву мінерал отримав в зв'язку зі своїми особливостями. Справа в тому, що вольфрам, який супроводжував олов'яні руди, під час виплавки олова перетворював його просто в піну шлаків, тому і говорили: «пожирає олово, як вовк вівцю». Через деякий час, саме від вольфраміту і було успадковано 74 хімічним елементом періодичної системи назву вольфрам.
характеристики вольфраму
Вольфрам є перехідним металом світло-сірого кольору. Має зовнішню схожість зі сталлю. У зв'язку з володінням досить унікальними властивостями, даний елемент є дуже цінним і рідкісним матеріалом, чистий вид якого в природі відсутня. Вольфрам має:
- досить високою щільністю, яка прирівнюється до 19,3 г / см 3;
- високою температурою плавлення, що становить 3422 0 С;
- достатнім електроопору - 5,5 мкОм * см;
- нормальним показником коефіцієнта параметра лінійного розширення, що дорівнює 4,32;
- найвищою серед всіх металів температурою кипіння, що дорівнює 5555 0 С;
- низькою швидкістю випаровування, навіть не дивлячись на температури, що перевищують 200 0 С;
- відносно низькою електропровідністю. Однак, це не заважає вольфраму залишатися хорошим провідником.
Таблиця 1. Властивості вольфраму
Все це робить вольфрам дуже міцним металом, який не піддається механічних пошкоджень. Але наявність таких унікальних властивостей не виключає присутність недоліків, які також є у вольфраму. До них відносяться:
- висока ламкість при впливі на нього дуже низьких температур;
- висока щільність, що ускладнює процес його обробки;
- низька опірність кислотам при низьких температурах.
отримання вольфраму
Вольфрам, поряд з молібденом, рубідій і рядом інших речовин, входить до групи рідкісних металів, які характеризуються дуже малим поширенням в природі. У зв'язку з цим, його не можна добути традиційним способом, як багато корисних копалини. Таким чином, промислове отримання вольфраму складається з наступних етапів:
- видобутку руди, в складі якої міститься певна частка вольфраму;
- організації належних умов, в яких можна виділити метал від переробляється маси;
- концентрації речовини у вигляді розчину або осаду;
- очищення отриманого в результаті попереднього етапу хімічної сполуки;
- виділення чистого вольфраму.
Таким чином, чиста речовина з видобутої руди, що містить вольфрам, можна виділити декількома способами.
Останній спосіб, в свою чергу, включає в себе два можливих варіанти. Один з них пов'язаний з методами порошкової металургії, а інший - з плавкою в електричних дугових печах з витрачаються електродом.
Метод порошкової металургії
В силу того, що завдяки даному способу можна рівномірніше розподілити присадки, які наділяють вольфрам особливими його властивостями, він більш популярний.
Він включає кілька етапів:
- Металевий порошок пресується в штабіки;
- Заготовки піддаються спікання при низьких температурах (так зване, попереднє спікання);
- Зварювання заготовок;
- Отримання напівфабрикатів шляхом обробки заготовок. Реалізація даного етапу здійснюється куванням або механічною обробкою (шліфування, полірування). Варто відзначити, що механічна обробка вольфраму стає можливою тільки під впливом високих температур, в іншому випадку, його обробити неможливо.
Даний метод дозволяє отримати вольфрамові штабіки, що мають квадратний перетин від 8х8 до 40х40 мм і довжину в 280-650 мм. Варто зазначити, що в умовах кімнатних температур вони досить міцні, проте мають підвищену крихкість.
Щоб отримати вольфрамові злитки, що мають дрібнозернисту структуру, використовують дугову гарніссажную плавку з розливанням металу в изложницу.
Спосіб отримання металу визначає наявність в ньому присадок і домішок. Таким чином, сьогодні проводиться кілька марок вольфраму.
марки вольфраму
- ВЧ - чистий вольфрам, в якому відсутні будь-які присадки;
- ВА - метал, який має в своєму складі алюмінієву і кремнещелоную присадку, які наділяють його додатковими властивостями;
- ВМ - метал, який має в своєму складі торієвого і кремнещелочную присадку;
- ВТ - вольфрам, в складі якого міститься оксид торію в якості присадки, що істотно підвищує емісійні властивості металу;
- ВІ - метал, який містить оксид ітрію;
- ВЛ - вольфрам з окисом лантану, що також підвищує емісійні властивості;
- ВР - сплав ренію і вольфраму;
- ВРН - будь-які присадки в металі відсутні, проте можуть бути присутніми домішки в великих обсягах;
- МВ - сплав вольфраму з молібденом, що істотно підвищує міцність після відпалу, зберігаючи при цьому пластичність.
Де застосовується вольфрам?
Завдяки своїм унікальним властивостям, 74 хімічний елемент став незамінним у багатьох промислових галузях.
- Основне застосування вольфраму - в якості основи для виробництва тугоплавких матеріалів в металургії.
- З обов'язковою участю вольфраму виробляються нитки розжарювання, що є головним елементом приладів освітлення, кінескопів, а також інших вакуумних труб.
- Також даний метал лежить в основі виробництва важких сплавів, використовуваних як противаг, бронебійних сердечників подкалиберних і стреловидних оперених снарядів артилерійських знарядь.
- Вольфрам є електродами при аргонно-дугового зварювання;
- Його сплави відрізняються високою стійкістю до впливів різних температур, кислому середовищі, а також твердістю і стійкістю до стирання, в зв'язку з чим застосовуються при виробництві хірургічних інструментів, броні танків, торпедних і снарядних оболонок, деталей літаків і двигунів, а також контейнерів для зберігання ядерних відходів;
- Вакуумні печі опору, температура в яких сягає гранично високих величин, обладнані нагрівальними елементами, виробленими також з вольфраму;
- Використання вольфраму популярно для забезпечення захисту від іонізуючого випромінювання.
- З'єднання вольфраму використовуються в якості легуючих елементів, високотемпературних мастил, каталізаторів, пігментів, а також для перетворення теплової енергії в електричну (дітеллурід вольфраму).