Загальна характеристика

Вольфрам є хімічним елементом, що позначається символом W, 6 групи періодичної системи елементів, атомна вага 183,92, щільність 19,3 г/см³. Належить до групи рідкісних металів, його частка у літосфері приблизно 0,0055%. Є світло-сірим кольором метал, зовні схожий на сталь.

Історія

Європейським металургам XVII століття були знайомі шеєліт, вольфраміт - найпоширеніші вольфрамові мінерали. Але чистий вольфрам був виділений лише до кінця XVIII століття, хоча ще тривалий час залишався лабораторною рідкістю доти, поки Оксланд в 1847 не запатентував отримання вольфрамату натрію з каситериту (олов'яного каменю). Він же через десять років запатентував випуск залізо-вольфрамових сплавів, які стали основою швидкорізальних сучасних сталей. Але ще 40 років через високу собівартість запровадити дані розробки не вдавалося. Російська вольфрамова сталь вперше була виплавлена на Уралі в 1865 р. До кінця ХIХ століття гостра потреба в інструментальних легованих сталях призвела до пуску лінії з виробництва швидкорізальної сталі на Bethlehem Steel. Зразки цих сплавів в 1900 р. на Всесвітній Паризькій виставці вразили практично всіх металургів розвинених країн. А пропозиція Едісона використовувати вольфрамову нитку для ламп розжарювання започаткувала сучасну електротехніку.

Фізичні властивості

Основними перевагами вольфрамових сплавів є міцність, твердість, значна температура плавлення. Багато металів після витримки при t° червоного гартування та охолодженні на повітрі втрачають твердість, але вольфрамові сплави – ні. Таку якість називають червоностійкістю. Легована вольфрамом інструментальна сталь, уможливлює найінтенсивнішу металообробку зі швидкістю десятків метрів на секунду. Цей метал завдяки тугоплавкості (t° плавлення = 3395 + 15°С) є основою найміцніших жаростійких сплавів. Більш високою температурою плавлення має лише вуглець. W має дуже високу точку кипіння (5500 ° С), дуже малу швидкість випаровування навіть близько 2000 ° C, значний електричний опір: вище ніж у срібла в п'ять разів. Він має чудові механічні якості: твердість, зносостійкість - не дивлячись на сильний нагрівання, найменшим температурним коефіцієнтом розширення серед металів. Чистий W легко обробляється, але домішка кисню та вуглецю надають йому всім відомої високої твердості. Він також має дуже високий модуль стиснення-розтягування, дуже високий опір температурної повзучості, хорошу теплопровідність, високий коефіцієнт електронної емісії.

Хімічні властивості

Це хімічно стійкий метал. Він не реагує на концентровані розчини лугів і кислот до 400 °C на кисень, на царську горілку, до 600 °C на хлороводень, водень, до 700 °C на аміак, до 800 °C на чадний газ, азот, киплячу ртуть, на наявність вологи. Він вступає в реакції із сумішшю азотної та фтористоводневої кислот, сумішшю перекису водню та аміаку — при t° червоного гартування, а з сірководнем та хлором — близько 250 °C, з киплячою сіркою, гарячою царською горілкою, азотною кислотою, розплавами нітриту, хлорату калію і нітрату, діоксиду свинцю, нітриту натрію, брому, йоду, фтору. Карбід WC отримують реакцією з вуглецем при 1400 °C, а оксид WO ₂ шляхом взаємодії з діоксидом сірки, водяною парою (при t° червоного гартування) або оксидами Mg, Th, Al, вуглекислим газом (t° 1200 °C і вище) .

Недоліки

Через свої виняткові властивості W погано піддається обробці (прокатці, волочению, ковці) - тільки після значного нагріву. До недоліків відноситься складність отримання його в чистому вигляді, велика питома вага (як золото). При нормальних температурах він жорсткий, ламкий, недостатньо пластичний.

Виробництво

Електроди, дріт є найбільш затребуваною продукцією з вольфраму. Його технологічна пластичність дуже мала, але зі збільшенням температури підвищується за збереження високої міцності. Тому прокат одержують гарячою обробкою під тиском. Спочатку виготовляють заготівлі (щоб отримати пруток) - методом порошкової металургії формують штабик. Далі він нагрівається і розковується на кувальній ротаційній машині - виходять електроди (прутки) діаметром 2 - 3 мм, з яких після волочіння в гарячому стані отримують дріт мінімального діаметра.

Використання

Стрічка, дріт затребуваний в радіоелектроніці, електротехніці завдяки низькій пружності вольфрамових пар при високій робочій температурі 2500 °C. Властивість тугоплавкості дозволяє використовувати W лампах розжарювання, у виробництві кінескопів та інших вакуумних трубках, наприклад, мішені для рентгенівських трубок. З дроту проводиться обмотка нагрівальних елементів високотемпературних електропечей, що працюють у вакуумі, атмосфері водню, інертного газу при нагріванні до 3000 °C. Прутки використовують як вогнетривкі електроди, а також для автомобільних контактів розподільника запалювання.

З W виготовляють тиглі, призначені для випаровування металів. Важковаговість дозволяє використовувати його для бронебійних сердечників куль, сердечників та противаг бронебійних стрілоподібних оперених та підкаліберних артилерійських снарядів, надшвидкісних роторів гіроскопів, що стабілізують політ балістичної ракети.

Сплави вольфраму

Необхідні для виробництва танкової броні, жароміцних деталей двигунів космічних ракет, оболонок снарядів, торпед, контейнерів для зберігання радіоактивних ізотопів. Хірургічні інструменти виготовляють із сплаву амалою. За допомогою вольфраму легуються найкращі марки жароміцних інструментальних сталей. Основа такого сплаву як феровольфрам (W 70-86%, Fe та Mo до 7%), виходить шляхом відновлення шеєлітового або вольфрамітового концентратів.

Швидкорізальні сучасні сталі містять W або W+Mo до 18,5%, хрому 7% та незначну кількість кобальту. Їхня твердість зберігається при t° 800 °C. Звичайна сталь розм'якшується за 200 °C. Найбільш твердими є «стеліти» - це сплави на основі кобальту та добавками Cr, W, С. Наприклад, сплав «видна» (15% кобальту, карбід WC, невеликі домішки карбіду титану) твердіше на 30% вольфрамової сталі навіть при 1100° C. Різці з такого сплаву здатні знімати 1,5-2 км залізної стружки за хвилину, швидко обробляти «примхливий» фарфор, ебоніт, скло, бронзу. Зношування різців при цьому — найменший.

Вольфрамові солі

Застосовуються в дубильній та хімічній промисловості як каталізатори та пігменти. Дисульфід WS ₂ використовується як жаростійке мастило при t° до 500 °C. Вольфраматом кальцію та магнію заповнюються флуоресцентні пристрої. Вольфрамова бронза, як і інші солі вольфраму, беруть участь у виробництві фарб. З WO ₃ виготовляється твердий електроліт паливних жаростійких елементів.

Такі монокристали вольфраматів, як вольфрамати кадмію, свинцю, кальцію застосовують як сцинтиляційні детектори іонізуючого випромінювання у медичній радіології, ядерній енергетиці. Дителурид WTe ₂ застосовується як перетворювач теплової енергії на електричну (термоелектрорушійна сила = 57 мкВ/К).

¹⁸⁵ W - штучний ізотоп застосовується як радіоактивна мітка при дослідженнях речовин. Стабільний ¹⁸⁴ W у сплаві з ураном-235 використовується в ядерних твердофазних котлах, оскільки має вузький (близько 2 барн) переріз захоплення теплових нейтронів.

Купити за вигідною ціною

На складі ТОВ "Авек Глобал" - найширший асортимент виробів з вольфраму. Ми пропонуємо якісний товар за оптимальними цінами. Наші фахівці готові відповісти на будь-які питання та допомогти при виборі необхідних матеріалів, на першу вимогу нададуть всю необхідну інформацію про продукцію, вартість та терміни доставки. Ціни залежать від обсягу постачання та додаткових умов. За оптових замовлень надаються знижки. Купуючи продукцію компанії "Авек Глобал", Ви знайдете гідного партнера.