Volfrám: tulajdonságok, gyártás, alkalmazások és ötvözetek

A volfrám tompa ezüst színű fém, amelynek tiszta fém legmagasabb olvadáspontja van. Wolfram néven is ismert, amiből az elem szimbólumát veszi fel. A W, a volfrám sokkal ellenállóbb a repesztéshez, mint a gyémánt, és sokkal keményebb, mint az acél.

Ennek a tűzálló fémnek a különleges tulajdonságai - ereje és a magas hőmérsékleteknek ellenálló képessége - ideálissá teszik számos kereskedelmi és ipari alkalmazáshoz.

Volfrám tulajdonságai

  • Atom szimbólum: W
  • Atomszám: 74
  • Elemkategória: Átmeneti fém
  • Sűrűség: 19,24 gramm / centiméter3
  • Olvadáspont: 3422 ° C (6192 ° F).
  • Forráspont: 5555 ° C (10031 ° F)
  • Moh keménysége: 7.5

Termelés

A volfrámot elsősorban kétféle ásványból, a wolframitból és a scheelitből nyerik. Ugyanakkor a volfrám újrahasznosítása szintén a globális kínálat kb. 30% -át teszi ki. Kína a világ legnagyobb fémgyártója, a világ kínálatának több mint 80% -át szolgáltatva.

A wolframérc feldolgozása és szétválasztása után az ammónium-paratungstate (APT) kémiai formája alakul ki. Az APT melegíthető hidrogénnel, hogy volfrám-oxidot képezzen, vagy 1050 ° C (1925 ° F) hőmérsékleten reagál szénnel, hogy volfrám-fém képződjön.

instagram viewer

Alkalmazások

A volfrám elsődleges felhasználása több mint 100 éve az izzólámpák izzóspirála volt. Kis mennyiségű kálium-alumínium-szilikáttal átalakítva, a volfrámport magas hőmérsékleten szinterezik a huzalszál előállításához, amely azon izzók közepén helyezkedik el, amelyek több millió otthont világítanak meg a világ.

Mivel a volfrám képes megőrizni alakját magas hőmérsékleten, a volfrámszálakat most is számosféle felhasználják háztartási alkalmazások, ideértve a lámpákat, fényszórókat, az elektromos kemencék fűtőelemeit, a mikrohullámú sütőket és a röntgenfelvételeket csövek.

A fém intenzív hőtűrőképessége ideálissá teszi hőelemekhez és elektromos érintkezőkhöz az ívkemencékben és a hegesztő berendezésekben is. Azok az alkalmazások, amelyek koncentrált tömeget vagy súlyt igényelnek, például ellensúlyok, horgászbotok és darts, sűrűségük miatt gyakran volfrámot használnak.

Keményfém

A volfrám-karbidot úgy állítják elő, hogy egy volfrámatomot összekapcsolnak egyetlen szénatommal (amelyet a WC kémiai szimbólum képvisel), vagy két volfrámatomot egyetlen szénatommal (W2C). Ezt úgy végezzük, hogy a volfrámport szénnel hevítjük, 2550 ° F - 2900 ° F (1400 ° C - 1600 ° C) közötti hőmérsékleten hidrogén gázáramban.

Moh keménységi skálája szerint (az egyik anyag egy másik anyag megkarcolására való képességének mérőszáma) a volfrámkarbid keménysége 9,5, csak kissé alacsonyabb, mint a gyémánté. Ezért a volfrámot szinterelik (ez a folyamat a por formájának magas hőmérsékleten történő préselését és melegítését igényli) a megmunkáláshoz és a daraboláshoz használt termékek előállításához.

Az eredmény olyan anyagok, amelyek magas hőmérsékleten és feszültségnél is működnek, mint például fúrók, esztergaszerszámok, marók és páncéltütő lőszerek.

A cementált keményfém előállításához a volfrámkarbid és a kobalt por. Ezenkívül kopásálló szerszámok gyártására is használják, például a bányászatban használt eszközöket. Az alagútfúrógépet, amelyet a Nagy-Britanniát Európához összekötő Csatorna-alagút ásására használtak, valójában majdnem 100 cementált keményfém hegyével felszereltek.

Volfrámötvözetek

A volfrámfém kombinálható más fémekkel, hogy növeljék ezek szilárdságát és kopásállóságát rozsdásodás. Acélötvözetek ezeknek a jótékony tulajdonságoknak gyakran tartalmaznak volfrámot. A nagy sebességű alkalmazásokban használt stell - a vágó- és megmunkáló szerszámokhoz, mint például a fűrészlapok - körülbelül 18% volfrámot tartalmaz.

A volfrám-acél ötvözeteket szintén használják rakétamotoros fúvókák gyártásához, amelyeknek magas hőálló tulajdonságokkal kell rendelkezniük. Egyéb volfrámötvözetek közé tartozik a sztellit (kobalt, króm és volfrám), amelyet tartósságuk és dugattyúik számára használják tartósságuk és kopásállóság és a Hevimet, amelyet egy volfrámötvözet por szinterelésével állítanak elő, és amelyet lőszerekben, dart hordókban és golfban használnak klubok.

Kobaltból készült szuper ötvözetek, Vas vagy nikkela volfrámmal együtt felhasználható repülőgépek turbinalapáinak előállítására.

instagram story viewer